吕鑫,姚辉,伍远征

(西安通信学院,西安 710106)

吕鑫(硕士研究生),主要研究方向为单片机系统与仪器仪表。

引 言

USB总线具有传输速度快、应用范围广、即插即用等优点,成为当前主流的串口通信标准。本文设计了由FT245BL、MSP430F149单片机以及 Labview构成的4通道简易数据采集系统,并对此系统的原理及实现方法进行了介绍。

1 数据采集系统硬件设计

数据采集系统的一般原理如图1所示。本采集系统中,4路被测信号先通过信号调理电路转换为适合A/D采样的电信号,然后由MSP430F149单片机内部的 A/D转换器将电信号转换为数字信号,最后通过USB接口接入PC机,并在PC机上利用Labview软件构建采集界面。

图1 数据采集系统的原理图

1.1 单片机的选择

单片机采用TI公司的MSP430F149芯片。MSP430F149为16位混合信号处理器,突出特点是超低功耗,正常工作时电流在200 μ A左右,低功耗模式可实现2 μ A 甚 至 0.1 μ A 的低功 耗[1]。MSP430F149 内置8路12位的SAR型高速A/D转换器,其转换速率可达到200 ksps,可以在没有CPU干预的情况下进行16次独立采样并保存结果。采用片内的A/D转换不仅可以降低系统的复杂性,而且可以提高系统的可靠性,避免了接口的复杂性[1]。

1.2 信号调理电路

信号调理电路主要将各种传感器探测到的电信号转换为适合A/D采集的电信号。对于本系统,片内ADC的参考电压为3.3 V,采用外接方式,因此需要通过一个高输入阻抗、低输出阻抗的4路高精度放大滤波电路将电信号范围转换为0～3.3 V。

1.3 USB接口电路

USB接口电路如图2所示。USB控制芯片采用FTDI公司的FT245BL。FT245BL是完全集成化的USB接口模块,满足USB1.1/2.0标准,无需用户编写驱动程序,其内部结构图可参照FTDI公司的官方网站[2]。……