基于MSP430的低功耗儀表系統(tǒng)設計

1 引言

　　在科學技術與社會生產高度發(fā)達的今天,智能測試儀器與儀器儀表系統(tǒng)發(fā)展迅速,被測對象的跨度既廣泛又具有多樣性。計算機技術的迅猛發(fā)展使儀器儀表的發(fā)展上了一個新臺階,傳統(tǒng)的檢測設備被智能化儀器所取代。智能化儀表的兩個主要的發(fā)展方向是大型自動測試系統(tǒng)和便攜式低功耗智能儀表,功率問題也就成為電路設計所需考慮的重要因素之一。在本文中,我將提出一種基于MSP430的通用型低功耗儀表系統(tǒng)的設計方案。該低功耗系統(tǒng)與不同的傳感器相結合,能夠實現數據的采集與處理,并具備鍵盤輸入與LCD顯示功能,能適合各種工作場合。

2 低功耗儀表系統(tǒng)硬件設計

　　2.1硬件系統(tǒng)總體設計

　　本儀表系中選用的是MSP430芯片。MSP430系列是一款具有精簡指令集的16位超低功耗混合型單片機。它包含馮諾依曼結構尋址方式（MAB）和數據存儲方式（MDB）的靈活時鐘系統(tǒng),由于含有一個標準的地址映射和數字模擬外圍接口的CPU,MSP430為混合信號應用需求提供了解決方案。

　　MSP430系列的主要特征有:超低能耗的體系結構大大延長了電池壽命;適用于精密測量的理想高性能模擬特性;16位RISC CPU為每一時間片處理的代碼段容量提供新的特性,系統(tǒng)可編程的Flash存儲器可以反復擦寫代碼、分塊擦寫和數據載入。圖3-1給出了電能表的硬件框圖:

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

　　圖1中的硬件按功能可分為數據采集、放大與濾波、單片機、鍵盤、LCD顯示、時鐘電路、數據存儲、DAC、報警、看門狗電路、RS485通信和電源管理等功能模塊。

　　2.2 模塊設計

　　2.2.1電源模塊設計

　　在整個系統(tǒng)中,我用到了±5V、±12V, 2.5V, 3V。對于±5V和±12V這兩組電壓是采用專門的電源模塊來供電的。由于MSP430型單片機是低功耗的單片機,采用3V供電,要用專用的電源模塊來對單片機進行供電。單片機的供電模塊是德州儀器公司的TPS76301,這個電源模塊是表面貼片式的,輸出電壓連續(xù)可調,可以輸出1.6-5.0V的電壓。只有5個管腳。它可以提供l50mA的電流,輸出電壓的應用電路如圖2所示。

圖2 TPS76301的應用電路