基于低功耗单片机的创新套件设计

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1、基于低功耗单片机的创新套件设计摘要：针对单片机技术实践环节的项目教学，研制Y—套模块化、开放式的创新实践套件，有效弥补传统实验箱在教学上的不足，培养学生解决实际工程问题的能力。该套件以MSP430低功耗单片机为核心控制器，由核心板、实验模块、母板等部分组成，能够实现信号产生、采集、处理、显示及控制等功能，通过模块组合可以完成综合实验，同时基于核心板进行创新项目设计。该创新套件应用于创新课程，充分调动学生的积极性，提高了学生创新实践能力。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研宂使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信

2、息，如果需要分享，请保留本段说明。关键词：项H教学；开放式；模块化；创新套件；MSP430中图分类号:TP368.1文献标志码:A文章编号:2095-2945(2017)20-0022-03引言单片机实验箱是学生学习和掌握单片机应用系统设计的主要平台，创新实践是培养学生工程能力的必不可少的环节，因此，如何右效设计实验箱培养学生工程实践能力是国内各院校关注的重点。目前市面上的实验箱多以51系列、PIC系列等单片机为主，集成度高，只能为学生提供验证性、训练性的实验项目，无法结合工程应用问题进行创新设计。随着信息技术的发展，低功耗的单片机应用越来越广泛。TI公司推出的MSP430单片机以其超低功耗

3、并兼顾高性能的特性在工业、消费类电子产品、便携式仪器等领域越来越受到欢迎。本文以MSP430单片机为核心，基于项H学习理念开发了一套模块化、开放式、面向工程应用的创新实践套件。1设计思想模块化、开放式、有助于项目学习是该套件的最大特点。具体表现为如下形式：(1)模块化特色是按照基础和应用需求，分类设计电路；彼此之间既有联系又互不限制。(2)开放性特色要求各模块既能单独使用，又能组合实现，且可利用套件提供的资源，按照项目要求自行设计模块。(3)有助于项目学习则要求开发的模块具有实际的工程应用意义，帮助学生从单片机的实验理解层面上升至工程应用层面，提高运用单片机解决实际工程问题的能力。2硬件研制

4、基于上述设计思想，设计了套件的硬件电路，主要由核心板、母板、实验模块等部分组成。2.1核心板核心板是该实验套件的主控制电路，主要包括了MSP430F6459单片机的最小系统、LED、按键以及电源电路。单片机最小系统包括了复位电路、JTAG接口和两个外部晶振源，分别为32768Hz与4MHz;为提高程序执行效率，两个LED灯和两个按键均与单片机带中断功能的引脚相连；核心板上还单独提供了+5V转+3.3V的电源电路，可以实现核心板单独供电并外扩应用于创新设计中。2.2母板母板设计了三类接插口，分别是单片机引脚接口、电源接口、固定模块接口，其中，单片机接n将按照其功能进行分类，对一些在接插时有顺序

5、要求的接口作防反插设计，比如SPI、I2C。单片机接口的引出不仅满足了现有实验的需求，更能为外扩新模块提供丰富的硬件资源，充分调动学生自行设计电路的热情。2.3实验模块实验模块包括了电源管理模块、电容和温度检测模块、电机调速与测速模块、称重模块、无线通信模块、音频模块和人机接口模块。电路设计充分考虑了工程应用中的两大要素一一抗干扰能力和应用条件。实验模块通过直插式插针可在母板上进行自由插拔组合，不同模块的组合既能完成单片机的基本功能模块实验，也能完成各类综合性实验。这种工程化和模块化的设计方式大大提升了实验装置的开放性，提高丫学生实践创新的能力［1］。套件核心板与实验模块板硬件框图如图1所示

6、：3软件研制系统软件采用模块化的设计思想，各模块均由主监控程序统一调度，使得程序更加清晰易懂。设计的模块包括了初始化模块、中断模块、电容检测模块、温度检测模块、电流检测模块、电机调速与测速模块、频率检测模块、重量检测模块、触摸按键模块、液晶显示模块和音频驱动模块。软件框图如图2所示。4实验设计基于上述硬件和软件设计，该套件设计了三类实验，主要内容如下：(1)基本模块实验：I/O门实验、系统时钟实验、串行通信模块实验、模数转换实验等。(2)综合实验：温度检测实验、频率检测实验、电流检测实验、直流电机调速实验等。(3)传感器应用实验：电容检测实验、称重实验、直流电机测速实验等。现以称重实验、电容

7、检测实验以及频率测量实验为例作详细介绍。4.1称秉实验称重传感器选择应变片式传感器，其具有分辨力高、误差小、尺寸小、成本低等特点，在工程中得到广泛应用［2］。巾于该电压信号微弱，理论上重量改变lg电压仅变化lluV，且受共模干扰严重，在实际工程中无法直接应用，因此，采用两级调理电路进行处理，第一级调理电路选择TI公司的仪表运放INA333，一方面通过改变电阻R74来设置放大倍数，本文设置为200倍放大，另一方