MSP430單片機在測試系統中的應用

1 引言

　　單片機(或微控制器)技術已滲透到生活的方方面面，廣泛應用于家用電器、通信、測試等領域。因此該技術正積極影響著人們的生活。這里給出一種基于 MSP430單片機的測試系統設計。MSP430系列單片機是TI公司生產的超低功耗混合信號控制器，其靈活的時鐘源選擇可最大限度的延長電池壽命，內部集成有豐富的外圍模塊，該系列單片機不同型號針對不同應用領域。

　　2 系統方案設計

　　2．1 存儲測試原理簡介

　　存儲測試技術是一種70年代開始的新的測試方法。存儲測試是在對被測對象無影響或影響在允許范圍的條件下，在被測體內放置微型數據采集與存儲測試儀，現場實時完成信息的快速采集與記憶，事后回收記錄儀，由計算機處理和再現測試信息的一種動態測試技術。

　　2．2 系統工作原理

　　圖1是基于MSP430系列單片機的測試系統的原理框圖。該測試系統具有可編程設置功能，觸發信號啟動單片機進入采樣狀態，以一定的采樣頻率采樣A／D轉換器數據，其采樣頻率由單片機內部的定時器確定，采樣數據通過單片機內部12位A／D轉換器完成模數轉換，再存入存儲器。當該測試系統回收時，可通過 RS232串口直接與計算機通信，將數據存入計算機，以便后續處理。系統設計時要充分考慮設計要求、所用器件性能、電磁兼容性、系統穩定性、可操作性、工作可靠性等因素。

　　3 系統硬件設計

　　系統硬件設計主要包括傳感器，模擬適配電路，MSP430單片機采集、存儲單元，以及接口單元等。來自于傳感器的信號經模擬適配電路后進入單片機內部的 A／D轉換器進行轉換，然后將轉換結果由單片機的I／O口存入存儲器。采用串口異步 RS232通信接口讀取數據。測試完成后，通過計算機完成數據的通信、顯示、處理等功能。其中電源管理部分由單片機控制向存儲器和模擬電路供電，這樣可延長電池壽命。采用單片機片內的A／D轉換器不僅降低系統設計的復雜性，還提高系統的可靠性，從而避免接口設計的復雜性，同時減小PCB板面積。

　　該系統與計算機采用RS232串口異步通信。系統采用MAX232器件實現單片機與計算機接口的轉換，其中在其引腳C1+、C1-、C2+、C2-、V+ 和V-處分別連接1只0．1μF的電容實現充電，以滿足相應的充電泵要求。引腳T1OUT、T1IN、R1OUT和R1IN分別是RS232轉換發送和接收的輸出與輸入引腳，可實現單片機的TTL電平與上位機接口電平轉換。為減小輸入端干擾，還需在該器件的電源輸入引腳處接1只0．1 μF的電容，實現濾波。MAX232采用0.3～6 V的供電電壓；與計算機接口的引腳R1IN和T1OUT上的電平分別為±30 V和±15 V，與單片機接口的引腳T1IN和R1OUT上的電平分別為-0．3 V～(Vcc為-0.3 V)和0.3 V～(Vcc為+0．3 V)。單片機采用3.3 V供電，因此MAX232的供電電壓Vcc采用3．3 V．如圖2所示。

　　4 系統軟件設計

　　軟件設計也是測試系統設計的重要環節，軟件設計的一般過程為：明確軟件設計任務；按功能劃分程序模塊并繪出流程圖；選擇程序設計語言并編程；調試程序。

　　狀態設計是根據被測對象的運動規律確定存儲測試系統狀態組織結構的過程。它是實現功能設計的關鍵，是硬件設計的依據，也是建立基型存儲測試系統的有效手段。狀態設計可以使設計思想清晰地貫穿于設計和調試的始終，可以不同程度的簡化原本復雜的設計過程。

　　系統的狀態轉換：系統接通電源后，單片機處于知更狀態，等待采樣開始信號，此時系統處于超低功耗狀態，消耗的電流僅約1μA。觸發信號到來后，系統開始循環采樣，采樣完畢，存儲器計滿數據后，就停止采樣進入低功耗的等待讀數狀態。在等待讀數狀態時，接讀數端口，當單片機的I/O端口接收到計算機發送的上升沿后，就開始向計算機發送數據，即先從存儲器中將數據讀人單片機，然后再由單片機的串口發送給計算機，發送完畢后再次進入低功耗狀態。圖3是系統狀態圖。

　5 測試結果

　　系統測試實驗由信號發生器給出頻率為1 Hz的正弦波，數據采集完畢后讀數情況如圖4所示。系統完全實現觸發和采樣過程。圖4是通過實驗得到的單通道測試波形圖，得到的輸出與所給的輸入信號完全一致，充分說明此方案是可行的。

　　6 結束語

　　采用MSP430系列單片機設計測試系統，利用MSP430系列單片機內部提供的12 bit的A／D轉換器進行數據采集，這種方式大大簡化電路設計，并能使測量結果達到較高精度；而且由于MSP430系列單片機超低功耗的設計，使測試系統具有體積小，低功耗，抗干擾能力強，無引線等特點。