1 引言
在科学技术与社会生产高度发达的今天,智能测试仪器与仪器仪表系统发展迅速,被测对象的跨度既广泛又具有多样性。计算机技术的迅猛发展使仪器仪表的发展上了一个新台阶,传统的检测设备被智能化仪器所取代。智能化仪表的两个主要的发展方向是大型自动测试系统和便携式低功耗智能仪表,功率问题也就成为电路设计所需考虑的重要因素之一。在本文中,我将提出一种基于MSP430的通用型低功耗仪表系统的设计方案。该低功耗系统与不同的传感器相结合,能够实现数据的采集与处理,并具备键盘输入与LCD显示功能,能适合各种工作场合。
2 低功耗仪表系统硬件设计
2.1硬件系统总体设计
本仪表系中选用的是MSP430芯片。MSP430系列是一款具有精简指令集的16位超低功耗混合型单片机。它包含冯诺依曼结构寻址方式(MAB)和数据存储方式(MDB)的灵活时钟系统,由于含有一个标准的地址映射和数字模拟外围接口的CPU,MSP430为混合信号应用需求提供了解决方案。
MSP430系列的主要特征有:超低能耗的体系结构大大延长了电池寿命;适用于精密测量的理想高性能模拟特性;16位RISC CPU为每一时间片处理的代码段容量提供新的特性,系统可编程的Flash存储器可以反复擦写代码、分块擦写和数据载入。图3-1给出了电能表的硬件框图:
图1 系统硬件框图
图1中的硬件按功能可分为数据采集、放大与滤波、单片机、键盘、LCD显示、时钟电路、数据存储、DAC、报警、看门狗电路、RS485通信和
电源管理等功能模块。
本设计采用时间触发的混合式调度器系统,调度器根据任务的执行周期和延迟时间来顺序调度并执行任务,保证一次只处理一个事件,降低了CPU的负荷,减少了存储器的使用量,从而增强了系统的可靠性和扩展性,并使得系统低功耗设计易于实现。系统主程序主要包括系统初始化子程序和任务函数调度子程序。系统主程序流程如图5所示
图5智能终端主程序流程图
通过对影响系统功耗的各种因素的分析,确定了要从硬件选择和软件设计两方面同时考虑、软硬结合来最大限度的降低功耗。本文研究的多用途低功耗仪表系统, 可作为我国的水表、燃气表、热量表、电能表以及各种检测仪、监控器等急需电子智能化的实现方案。
本文作者创新点: 本文以降低功耗作为主要目标,所研究的多用途低功耗仪表系统,是便携式、低功耗设备的一个比较具体的通用型实现方案。只要根据实际需要加上相应的传感器和修改一下具体软件,该系统能够方便的应用于需要电池供电的多种检测设备。
有几点疑问想请教:
1,多路转换器推荐用哪个型号呢?通道电阻有要求吗?
2,本帖子系统是按照低功耗要求设计的,而通信部分又用到了光耦隔离,光耦功耗很大,是不是不利于低功耗要求呢?
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