毕业设计论文-基于MSP430单片机的多通道测试系统.doc

1 绪论
测试系统的背景及现状
测试系统是用以实现信息的获取、传输、变换、存储、处理与分析,并根据处理结果对生产过程进行控制的重要技术工具。其中包括检测仪表、分析仪表、执行与控制仪表、记录仪表等几大类,也有将几部分功能集成在一起的仪表。测试系统是工业控制领域的基础和核心之一。
微型计算机技术和嵌入式系统的迅速发展,引起了测试系统结构的根本性变革,即以微型计算机(单片机或嵌入式系统)为主体,代替传统仪表的常规电子线路,成为新一代具有某种智能的灵巧仪表,称为智能仪表。这类仪表的设计重点,已经从模拟和逻辑电路的设计转向专用的微机模板或微机功能部件、接口电路和输入/输出通道的设计,以及应用软件的开发。传统模拟式仪表的各种功能是由单元电路实现的,而在以单片机或嵌入式系统为主体的仪表中,则由编程软件、各种特殊而复杂的功能模块、简化的用户组态编程功能以及各种典型应用的控制策略包等模块组成的软件,来完成众多的数据处理和控制任务。
计算机技术在测试系统的应用可追溯到20世纪50年代,与许多新技术的发展情况一样,首先在军事工业中得到应用,然后逐渐推广到民用技术领域。随着计算机技术与工业控制技术的发展,基于计算机硬件和软件的测试系统已成为工业控制的主流,计算机在通信工业、自动控制、电子测量、信息管理和信息系统中发挥着重大作用。与传统的模拟或数字测试系统相比,基于计算机的测试系统与传统测试系统相比具有能够对信号进行复杂的分析处理,能够进行高精度、高分辨率和高速实时分析,能够以多种形式输出信号,能够自动进行测试和故障监控,性能可靠、稳定,维修方便等诸多优点。
目前测试系统的发展现状可以从对传统仪表的改进和新型仪表的出现两方面来归纳。传统的仪表引入MCU及各类半导体新器件后,不但工作速度有了跨越式提高,在测量精度、运行可靠性、稳定性、存储容量等方面也有了较大的提高。除此,新的技术还使传统仪表具有了自校准、自适应、自学习等功能,使精度和可靠性进一步得到提高。
当前无论在人们生活周围还是工业现场都能发现测试系统的踪迹,有些虽然不是以一台完整仪表的形式出现,但也已经具备了智能仪表的特点。
总之,测试系统已经被运用到了国民经济和国防建设的各个领域,逐渐发挥起举足轻重的作用。随着半导体电子技术的高速发展,测试系统已经展现出前所未有的特性。测试系统的内涵和外延也将随之不断扩展。

随着现代工业的高参数化、工况复杂化,测量和控制技术己成为现代工业的核心技术之一,测试系统己成为现代工业不可分割的重要组成部分。
我国正处在工业经济的高速发展期,现代工业多种技术和众多设备的集成。测试系统监测控制整个工艺流程和产品质量,保障重大装备的安全可靠运行和实施高效优化,是整个装备的神经中枢、运行中心和安全屏障。没有控制系统和关键测试设备的自主创新,就不能完整、自主地掌握和发展重大装备的核心技术。
工业企业的信息化必须解决信息的采集、测量、处理、应用和传输等技术及其相关设备。仪器仪表是各种复杂工况下的信息采集测量设备,控制系统是信息的实时处理应用设备。典型的信息化工业企业由过程控制系统(PCS)、生产管理系统(MES)和企业资源管理系统(ERP)三级组成。
测试和控制设备是节约能源、保护环境、实现循环经济的重要手段。
发展高科技产业和加强战略领域的基础研究,关键精密测试仪器是高科技产业和前沿科学研究不可或缺的重要装备。
自主创新加快经济发展是国策,振兴装备制造业是义不容辞的任务,也是不可推卸的责任。[1][2]
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依据仪表的功能、精度要求和经济技术指标,自上而下(或由大到小)按仪表功能层出把硬件和软件分成若干个模块,分别进行设计与调试,然后把它们连接起来,进行总调,这就是设计测试系统的最基本的思想。
模块化设计的优点是:无论硬件还是软件,每个模块都相对独立,故能独立地进行研制和修改,从而使复杂的研制工作得到简化。同时模块化设计方式有助于研制工作的分解和设计研制人员之间的分工合作,从而提高了工作效率和研制速度。

上述各种软、硬件研制和调试之后还需要将它们按一定的方式连接起来,才能构成完整的仪表,以实现既定的各种功能。软件模块的链接一般是通过监控程序调用各种功能模块,或采用中断的方法实时地执行相应服务模块来实现。
硬件模块连接方式有两种,一种是以主机模块为核心,通过设计者自行定义的内部总线(数据总线、地址总线和控制总线)连接其它模块;另一种是以标淮总线连接其它模块(例如CAN总线等)。[3]

2 基于MSP430单片机的多通道测试系统的硬件设计
总统设计思路
由不同参数传感器把待测参数转化为电信号,通过放大滤波电路进行信号整合,输入MSP