黏度计数据采集系统设计

    0 前 言

    在科学研究、工业检测及其他领域中，数据采集与监测已经成为日益重要的技术。在许多工业测控机械、医疗检测仪器以及消费电子产品中，都对数据采集系统的实时性与功耗提出了进一步要求: 即在满足微功耗、微型化的总体设计原则的基础上，又要能实时反映现场采集数据的变化。这就对系统的功耗、采样速度、数据存储和传输速度等提出了更高的要求。本设计就是以高速度、低功耗作为设计思想来完成数据采集与显示系统的制作。对于 MCU 的选择上，设计中采用的是 TI 公司研制的 MSP430 系列超低功耗单片机作为核心控制元件，用来实现了数据的高速采集与显示。通过使用该类型单片机使得本设计中的系统主要特点为: 功耗低、速度高。而作为一个低功耗的数据采集系统，可以将其作为便携式仪器对被测液体黏度进行实时检测，有很高的实用价值。

    1 黏度计数据采集系统总体方案设计

    本设计的思想是用传感器对液体的黏度进行测试，将传感器输出模拟电压量进行16 位的 AD 转换成数字量后，传入单片机内进行数据处理。处理后的结果送给点阵显示屏，通过扫描方式由液晶显示出来。而后用FT245BM 芯片来实现单片机和 PC 机之间的通用串口总线进行信息传输，在 PC 机上可以查看测得的数据。图 1为系统方案设计总框图。

    2 黏度计数据采集系统的硬件设计

    下面将介绍各个模块硬件电路的设计与连接，其中AD7705 的 RESET、SCLK、DIN、DOUT、DRDY 管脚分别接到 MSP430F149 单片机的 P3 口的 3、4、6、5、7 口。用以来控制 AD 的工作方式和读写操作; 液晶的 CDA、SCLK、A0、CS、管脚接在单片机的 P6 口的 0、1、2、3 口。来控制液晶显示的操作。设计中将 17 和 15 脚之间接滑动变阻器通过调节两管教间的电压来调节液晶背景的亮度; 芯片 FT245BM 的数据口接在单片机的 P4口上。其控制管脚 RD 、WR、TXE#、RXF#、PWREN#分别接在单片机 P3 口 0、1、2，P5 口的 1、0 管脚本设计用的是其写的操作。总体硬件电路图如图 2 所示。

    3 黏度计数据采集系统的软件设计

    本系统的采用 C 语言编写，实现功能包括: 16 位外部 A/D 采样、LCD 显示和 USB 口发送，其中 16 位外部 A/D 采样可由单片机控制采样方式，即循环采样和固定通道采样，LCD 显示采样值，系统通过 USB 数据传输方式和上位机进行通讯。图 3 为本系统软件主流程图: 

    3． 1 AD 数据采集系统的主程序设计

    在本设计中选择时钟寄存器的数据刷新频率为 50 赫兹，设置寄存器的工作方式为自校准，增益 1，单极性，无缓冲，不同步。这样提高了数据采集的精度。在本设计中使用 FT245BM 器件来实现 USB 通信，它的传输速率为 1Mbyte/s。AD 的采集速率完全可以满足其传输速率的要求。