基于MSP430F42x的工業(yè)信號(hào)產(chǎn)生與測(cè)量?jī)x表的設(shè)計(jì)
從圖2可以知道,數(shù)據(jù)處理與顯示電路中具有4×4鍵盤(pán)和7位液晶顯示器。其F449的SPI0引腳P3.3、P3.1與測(cè)量部分的F425單片機(jī)的P1.6、P2.1引腳相連,F(xiàn)425擔(dān)當(dāng)主機(jī),定時(shí)向從機(jī)F449發(fā)送數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理與顯示部分將測(cè)量的數(shù)據(jù)乘以按鍵輸入的比例系數(shù),并轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)后,輸出到液晶顯示器上。液晶顯示器在按鍵控制下,可以單獨(dú)顯示輸入的電壓或是電流,也可以顯示輸出的電壓和電流,或是順序定時(shí)顯示它們。該部分以同樣的方式處理被測(cè)量的頻率和顯示輸出的頻率。
2 產(chǎn)生電壓與電流信號(hào)
該儀表產(chǎn)生工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA電流和0~10V電壓信號(hào),其原理圖如圖3所示。
由圖3可以看出,電壓信號(hào)與電流信號(hào)都是采用PWM實(shí)現(xiàn)。為使輸出電壓和電流數(shù)值準(zhǔn)確,采用了反饋控制原理,就是使F425單片機(jī)測(cè)量輸出的電壓或者電流,然后將測(cè)量數(shù)據(jù)與電壓或電流的設(shè)定值比較后,用誤差值校正輸出。
PWM由F449單片機(jī)的定時(shí)器B輸出模式7實(shí)現(xiàn),對(duì)于20mA的滿度電流,為達(dá)到0.1%的精度,需要每一個(gè)定時(shí)器B的計(jì)數(shù)數(shù)字代表的電流為22μA。這里取5μA,設(shè)置CCRO=4000,若時(shí)鐘頻率為8MHz,則PWM的頻率為2000Hz。對(duì)于10V電壓信號(hào),為達(dá)到0.1%精度,需要每一個(gè)定時(shí)器B的計(jì)數(shù)數(shù)字代表的電壓為10mV,這里取2.5mV,設(shè)置CCR0=4000,取時(shí)鐘頻率為8MHz,則PWM的頻率同樣為2000Hz。
由于輸出的是直流電壓和電流信號(hào),所以采用簡(jiǎn)單的RC濾波就能滿足要求。
F449實(shí)現(xiàn)電壓輸出的過(guò)程:鍵盤(pán)輸入需要輸出的電壓值后,計(jì)算出相應(yīng)的CCR1的數(shù)值,則輸出TB1按照CCR1給定的占空比輸出頻率為2000Hz的脈沖,經(jīng)過(guò)濾波后輸出穩(wěn)定直流電壓;該電壓的1/10反饋到16位ADC的輸入端,產(chǎn)生當(dāng)前輸出電壓的數(shù)值數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)32次累加平均后,與設(shè)定值比較,其誤差值與CCR1數(shù)值相加產(chǎn)生新的CCR1數(shù)值,也就調(diào)整了輸出電壓。由于CCR1數(shù)值中的一個(gè)數(shù)字代表的電壓值比10mV誤差小的多,所以肯定有一個(gè)CCR1數(shù)值使輸出電壓滿足要求。
F449實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確電流輸出的過(guò)程與實(shí)現(xiàn)電壓輸出的過(guò)程基本相同,只是采樣輸出電流。
3 測(cè)量與產(chǎn)生頻率信號(hào)
?。?)頻率信號(hào)的測(cè)量
由F449中的定時(shí)器B實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量,1~1000Hz頻率信號(hào)從CCP模塊輸入引腳輸入,在第一個(gè)被測(cè)脈沖上升沿捕獲定時(shí)器的TBR數(shù)值,在第二個(gè)脈沖上升沿再次捕獲TBR的數(shù)值,則兩次TBR數(shù)值之差就是被測(cè)脈沖周期。
?。?)頻率信號(hào)輸出
F449的TB6引腳輸出頻率信號(hào),其范圍為1~1000Hz,使定時(shí)器B工作在連續(xù)計(jì)數(shù)的比較模式,根據(jù)輸出頻率,不斷設(shè)置CCR6的數(shù)值,則在TBR數(shù)值與CCR6數(shù)值相同時(shí),使輸出端TB6產(chǎn)生置位與復(fù)位,輸出頻率信號(hào)。
輸入的頻率信號(hào)與輸出的頻率信號(hào),都要經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路,使其滿足接口電路的邏輯電平。
4 結(jié)論
評(píng)論