用MSP430F149設(shè)計(jì)的阻抗測(cè)量系統(tǒng)-TexasInstruments

1、用MSP430F14設(shè)計(jì)的阻抗測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)算速度快MSP430系列單片機(jī)能在 25MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下， 實(shí)現(xiàn)40ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器 （能實(shí)現(xiàn)乘加運(yùn)算） 相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的某些算法 （如FFT 等）超低功耗其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在 MSP430系列中有兩個(gè)不同的時(shí)鐘系統(tǒng)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（FLL和FLL+）時(shí)鐘系統(tǒng)和 DCO數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)?？梢灾皇褂靡粋€(gè)晶體振蕩器（32768Hz ），也可以使用兩個(gè)晶體振蕩器。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生CPU和各功能所需的時(shí)鐘。并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制

2、。片內(nèi)資源豐富1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用 TI公司的 MSP430F149單片機(jī)。該單片機(jī)有 60 KB Flash 、2 KB RAM，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。單片機(jī)通過(guò)向AD9852發(fā)送頻率字、幅度字從而控制正弦波的頻率、幅度。正弦波經(jīng)過(guò)電流轉(zhuǎn)電壓、功率放大等電路作用后，經(jīng)過(guò)線圈 T1隔離作用于人體，同時(shí)由線圈 TFl和T2感應(yīng)出的電流、電壓相對(duì)量，經(jīng)過(guò)程控放大器和真有效值轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入單片機(jī)，進(jìn)行A/ D轉(zhuǎn)換。單片機(jī)根據(jù)電流、電壓值計(jì)算出電阻，再通過(guò)串口傳輸給 PC機(jī)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 1所示。（德州儀器 （Texas Instruments ），簡(jiǎn)稱TI，是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，為現(xiàn)實(shí)世界的信

3、號(hào)處理提供創(chuàng)新的數(shù)字信號(hào)處理（DSP及模擬器件技術(shù)。除半導(dǎo)體業(yè)務(wù)外，還提供包括傳感與控制、教育產(chǎn)品和數(shù)字光源處理解決方案。 TI總部位于美國(guó)得克薩斯州的達(dá)拉斯，并在 25多個(gè)國(guó)家設(shè)有制造、設(shè)計(jì)或銷售機(jī)構(gòu)。）IC選用LM324型運(yùn)算放大集成電路。2硬件電路2.1電流、電壓測(cè)量電路圖3所示為電流測(cè)量電路原理。為了在不同幅度下都能準(zhǔn)確測(cè)量電流，在峰一峰值轉(zhuǎn)有效值電路前加了一片程控放大器，單片機(jī)通過(guò)輸出增益控制使得即使前端電壓很小時(shí)也能將其提高到一定程度，達(dá)到準(zhǔn) 確測(cè)量的目的。同樣，在電流測(cè)量電路中，也使用了同樣的原理圖。輸入信號(hào)0.1 mFLTC691018GOV-G1NG2AGNDV+OUTlgF

4、12V O.22UF n*llI RW5 lOknI+ 12V|fkiloutCOMBin+VaBoutVinDB-VsCav10,8_T石圖3電潦離電路原理2.2 RS485 電路SP485E來(lái)支持 RS485串行協(xié)議，但由于SP485E的工作邏輯是 TTL電平，圖4所示的單片機(jī)與RS485通信轉(zhuǎn)換電路中，通過(guò) 3個(gè)光耦器件對(duì)單片機(jī)電路和RS485總線進(jìn)行隔離，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。采用CTR485控制數(shù)據(jù)的輸入/輸出方向。而RS232通信的邏輯電流不是TTL電平，需要通過(guò) SP232器件進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，如圖5所示。RS485工作在半雙工通信狀態(tài)，通過(guò)D3時(shí)HH； :;20：6T01:9013

5、TX iknJLKMVCCJo.lpFtlVU9I2 CiKJ> sHJljfCL RXCJH &RS232與顯54疇通憎tlHI電矗圈2.3單片機(jī)控制 AD9852電路如圖2所示，單片機(jī)P1.0P1.7，通過(guò)復(fù)用與 AD9852數(shù)據(jù)、地址引腳相連，P2.3P2.7與AD9852五個(gè)較重要的控制引腳相連接。單片機(jī)主要是通過(guò)向DDS輸出幅度字、頻率字來(lái)控制AD9852產(chǎn)生的正弦波的頻率和幅度。HDH8MHzXT2in XT2outPLO jPL7MSP430F1493軟件設(shè)計(jì)6位地址200QS/P selectDOsD7A5 心 AD9852IO UD CLKWRBROBFSKRE

6、SET單片機(jī)與AD9852連接關(guān)系本系統(tǒng)的軟件用C語(yǔ)言編寫，在 IAR EmbeddedWorkbench 環(huán)境下進(jìn)行編輯及測(cè)試，其軟件流程如圖6所示。單片機(jī)軟件主要分為兩部分，一部分通過(guò)控制AD9852產(chǎn)生正弦波，同時(shí)進(jìn)行計(jì)算，其流程如圖7所示;另一部分將采集來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸給PC機(jī)，軟件流程如圖8所示。6YN調(diào)節(jié)電壓程控wxa4實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖了 融擔(dān)采篇謊穆圖8 單片機(jī)與PC機(jī)通傅潦程440 kHz時(shí)，通過(guò)程控放大器將實(shí)踐證明，正弦波幅度對(duì)阻抗幅度值影響較小；而頻率對(duì)阻抗幅度值影響較大。用雞蛋清實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨著頻率增大，阻抗值減小，并且蛋清濃度越高阻抗越大。當(dāng)正弦波頻率為電流電壓調(diào)整在 O 72. 5時(shí)，無(wú)感電阻與電壓、電流比值的關(guān)系如圖9所示。程序流程串口初始化芒跚需數(shù)據(jù)DDS, A/D樹始化 理捋放乂器賦劭值寫入DDSWft字.數(shù)據(jù)餐重，阻抗計(jì)知讀取電任A/D值調(diào)節(jié)皚潦稈輕放大黠申口賈為崔收狀態(tài)串口留為覽送狀痂發(fā)送數(shù)搦串口賈為接收枇態(tài)數(shù)據(jù)垸送搖班初始化計(jì)聲電阻9無(wú)感電阻阻值與電壓/電流的關(guān)系由圖可見(jiàn)，在誤差允許的范圍內(nèi)二者呈近似線性關(guān)系。結(jié)語(yǔ)MSP430系列單