MSP430单片机实用技术讲座18 第13讲 简易存储示波器的设计.pdf

单片机与可编程器件
单片机实用技术讲座()
第讲简易存储示波器的设计
· 南京航空航天大学魏小龙·
前几讲讲述了、、串口等片内外围设备的情况, 具体各部分设计
再加上一个新的模块运算放大器,这一讲将它们进行综合应用, 至此,有了大致的设计思路。首先要介绍片内
设计一个简易存储示波器。此设计的目标如下: 的运算放大器。因为模拟输入信号最终需要放大(缩小)到
输入信号的频率在~ ; 、内,只有使用运算放大器实现,而运算放大器在
输入信号的电压在~; 系列中,所以本设计将使用,
输入信号的波形通过串口传输到机显示; 的片内资源为:定时器、、、运算
输入信号波形深度存储。放大器、通用串口、看门狗等。图是片内
设计分析与设计思路
以及资源分配
首先,输入信号的频率在~ 范围。则
根据采样定理要求采样频率在内可调整。而
的最高采样频率在,就将采样频率
设计在内可调。这里使用定时器进行定
时采样,通过调整的定时时间达到在指定频率
采样的目的。
其次,模拟输入信号的电压范围在~
内,而的参考电压为、,要想
达到这么大的动态范围,只有将输入信号调节。
这里运用片内自有的运算放大器实现。
片内有只可编程的运算放大器,每只放
大器的放大倍数在~ 倍可调,则可以方便地
调节输入信号进入的幅度。
第三,使用串口送采集的数据到机是很方
便的。
第四,在机端写参数选择面板与示波器波
形显示屏程序。
最后,示波器的波形能存储以便分析。这里利
用片内自有的字节可以方便实现。
综上所述,此简易存储示波器设计框图如图
所示。
图
运算放大器的结构框图。
以上运算放大器的结构框图为单只运放的框图,其他两只
完全一样。在芯片中,三只运算放大器的引脚都
在端口上。
每只运算放大器的所有功能在、两个寄
图
存器中实现。寄存器各位含义简介如下:
· 25 · 电子世界年期
单片机与可编程器件
上传与下达两部分。
上传数据包括:模拟量的转换值、采样频率、放大倍
数的大小、本次存储的数据长度等信息。
下传的数据包括:要求的采样频率增大还是减小、要求放
大倍数增大还是减小、要求本次存储深度等信息。
所以,机的屏幕安排如下:三个参数直接使用加减更改,
之后下传采集终端(如图)。
通过以上寄存器的各位可以方便地使用放大器。比如要改
变放大倍数,直接更改中的第、、位的数值即可。
中的第、、位的数值改变将直接影响图中运算放
大器反馈电阻的阻值改
变:反馈电阻中个、两
个两个的不同接入
方式即图中的。运用
此运放可方便更改放大
图倍数这一特点来实现宽
的输入电压范围。
构想在了解了运算放大器的使用之后,下面在本设
图
计中配置这三个放大器:第一个放大器用于输入信号与本示
波器的隔离,第二第三放大器用于信号放大。本设计思路:使
用第一放大器射极跟随(信号隔离), 然后根据信号的大小, 软件设计
再调节放大器的放大倍数到需要的值(能在屏幕上显示比
方面需要完成以下几部分事情:主程序编写、
较满意的波形)。只有两级放大,放大器的倍数最大为倍,
定时器中断服务程序的编写、串口通讯程序、定时器