基于MSP430和USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

主放大器我們選用美國(guó)ADI公司的精密儀表放大器AD620。

圖3中運(yùn)放U2部分組成了一個(gè)二階壓控低通有源濾波器。傳感器信號(hào)通過(guò)調(diào)節(jié)放大之后被送到濾波器的輸入端，通過(guò)濾波后將干擾部分消除。其傳遞函數(shù)為：。其中為特征角頻率。

由于傳感器測(cè)量的是拉、壓力信號(hào)，即放大濾波后輸出的電壓信號(hào)為雙極性信號(hào)，范圍約為-10V~+10V，必須將它轉(zhuǎn)換為單極性信號(hào)，即對(duì)信號(hào)進(jìn)行直流偏置，在此采用簡(jiǎn)單的電阻分壓方式，如圖3所示。所需要的+2.5V電壓基準(zhǔn)可以由MSP430F149提供。

軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)程序、USB驅(qū)動(dòng)程序、PC機(jī)應(yīng)用程序。單片機(jī)部分的程序也稱(chēng)為固件，它包括USB設(shè)備的連接、USB協(xié)議和中斷處理等。 PDIUSBD12可以按照USB1.1協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，然后與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。MSP430根據(jù)接受到的命令通過(guò)PDIUSBD12與PC機(jī)的應(yīng)用程序進(jìn)行交互。

MSP430向PDIUSBD12發(fā)送數(shù)據(jù)/命令部分程序如下：
void outportb(unsigned char port, unsigned char val)
{
P1OUT=0xBF; /使PDIUSBD12的WR引腳為低電平
P5DIR=0xFF; /P5口為輸出模式
if(port)
P1OUT|=A0; /A0為高電平，傳輸命令
else
P1OUT=~A0; /A0為低電平，傳輸數(shù)據(jù)

P5OUT=val; /向PDIUSBD12寫(xiě)數(shù)據(jù)
P1OUT|=~0xBF; /恢復(fù)PDIUSBD12的WR引腳為高電平
}
MSP430從PDIUSBD12讀取數(shù)據(jù)的部分固件程序如下：
unsigned char inportb(void)
{
unsigned char data=0x00;
P1OUT= 0xDF; /使PDIUSBD12的RD引腳為低電平
P5DIR=0x00; / P5口為輸入模式
data=P5IN; /從PDIUSBD12讀取數(shù)據(jù)
P1OUT|=~0xDF; /恢復(fù)PDIUSBD12的RD引腳為高電平
return i;
}

MSP430中ADC12模塊提供了4種轉(zhuǎn)換模式，在此采取序列通道單次轉(zhuǎn)換模式，以方便上位機(jī)實(shí)時(shí)控制。四個(gè)通道A/D轉(zhuǎn)換只須啟動(dòng)一次，最后一個(gè)通道轉(zhuǎn)換完成后設(shè)置中斷標(biāo)志位。對(duì)轉(zhuǎn)換模式、轉(zhuǎn)換采樣時(shí)序以及轉(zhuǎn)換通道的設(shè)置如下：
ADC12CTL0=ADC12ON+SHT0_2+MSC; /打開(kāi)ADC12并設(shè)置采樣時(shí)間
ADC12CTL1=SHP+CONSEQ_1; /序列通道單次轉(zhuǎn)換模式
ADC12MCTL0=INCH_0; /選擇通道0
ADC12MCTL1=INCH_1; /選擇通道1
ADC12MCTL2= INCH_2; /選擇通道2
ADC12MCTL3= INCH_3+EOS; /選擇通道3和序列結(jié)束標(biāo)志
ADC12CTL0|=ENC; /啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換

整個(gè)數(shù)據(jù)采集的過(guò)程都是由PC機(jī)為中心，PC機(jī)通過(guò)向MSP430發(fā)送命令來(lái)控制A/D轉(zhuǎn)換的開(kāi)始和結(jié)束。對(duì)于MSP430收到的控制數(shù)據(jù)（命令），我們?cè)诖艘?guī)定：

字節(jié)1：0xFF----啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，0xFE----停止A/D轉(zhuǎn)換

如果MSP430收到的數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)是0xFF，先設(shè)置標(biāo)志adflag=1，然后啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換并設(shè)置相應(yīng)其他的參數(shù)，當(dāng)四個(gè)通道的數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換均完成，最后通過(guò)USB接口向PC發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)。當(dāng)MSP430收到的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)是0xFE，則設(shè)置adflag=0，不啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。