Thiết kế mạch điều khiển thông minh sử dụng vi điều khiển MSP430

Bài toán xây dựng hệ thống điều khiển

Điều kiện tiên quyết của hệ thống điều khiển là phải đảm bảo tính ổn định, nhận và xử lý tín hiệu điều khiển phải chính xác, công suất đủ lớn để cung cấp cho vi kẹp. Cấu trúc vi điều khiển MSP430 có một địa chỉ không gian nhớ được chia sẻ với các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFRs), các bộ ngoại vi, RAM, và bộ nhớ Flash/ROM được biểu diễn trên hình vẽ.

Cổng vào/ra số

Tạm thời đánh thức cờ (WUT) là một cờ bên trong bộ đệm-kép với việc sử dụng-truy nhập bit TXWAKE. Khi máy phát tải từ UxTXBUF, WUT cũng được tải từ TXWAKE khởi động lại bit TXWAKE. Quy trình sau khi gửi ra ngoài một khung không dùng đến để cho biết một đặc tính địa chỉ sẽ đi theo:. 1) Thiết lập TXWAKE, sau khi viết bất kỳ đặc tính nào tới UxTXBUF. UxTXBUF phải được đọc cho dữ liệu mới (UTXIF = 1). Giá trị TXWAKE được chuyển tới WUT và những nội dung của UxTXBUF được chuyển để truyền vào thanh ghi khi chuyển thanh ghi được đọc cho dữ liệu mới. Những thiết lập này, mà bộ triệt bắt đầu, dữ liệu, và bit chẵn lẻ của một truyền thông thông thường, sau khi truyền một giai đoạn không dùng đến của chính xác 11 bit. Khi 2 bit stop được sử dụng cho đường không dùng đến, bit stop thứ hai được đếm như bit đánh dấu đầu tiên của giai đoạn không dùng đến. TXWAKE được tự động xác lập lại. 2) Viết đặc tính địa chỉ đích tới UxTXBUF.

Bộ chuyển đổi tương tự số 12 bit ADC12 .1 Giới thiệu ADC12

Hoạt động của ADC12

Nhân sử dụng hai mức điện thế chương trình hoá/có thể lựa chọn (V. R và VR−) để định nghĩa giới hạn cao hơn và thấp hơn của chuyển đổi.Kênh đầu vào và các mức thông số điện áp (VR+ và VR−) được định nghĩa trong bộ nhớ chuyển đổi-điều khiển. ADC12CLK được sử dụng cả hai như xung chuyển đổi và để tạo ra giai đoạn lấy mẫu khi chế độ xung lấy mẫu được lựa chọn. ADC12OSC, phát sinh nội tại, trong phạm vi 5-MHz, nhưng các vi điều khiển riêng lẻ là khác nhau, cung cấp điện áp, và nhiệt độ.

Nếu đồng hộ được gỡ bỏ trong một chuyển đổi, hoạt động sẽ không hoàn thành và bất kỳ kết quả nào cũng sẽ không hợp lệ. Bit SHT0x và SHT1x trong ADC12CTL0 điều khiển bên trong của bấm giờ lấy mẫu đó định nghĩa SAMPCON thời kỳ lấy mẫu tsample. Nếu chế độ chuyển đổi được lựa chọn là mọi sự nối tiếp-của-các kênh hoặc lặp lại-trình tự-của-các kênh, CSTARTADDx trỏ vào ADC12MCTLx đầu tiên vị trí sẽ được sử dụng trong một trỡnh tự.

Một con trỏ, khụng hiện rừ tới phần mềm, được tự động tăng lên để ADC12MCTLx tiếp theo trong một trình tự khi mỗi chuyển đổi hoàn thành. Khi các kết quả chuyển đổi được viết vào một lựa chọn ADC12MEMx, cờ tương ứng trong thanh ghi ADC12IFGx được thiết lập.

Các chế độ chuyển đổi ADC12

Một vòng nối tiếp qua từ ADC12MEM15 tới ADC12MEM0 khi bit EOS trong ADC12MCTL15 không được thiết lập. Các bit CSTARTADDx được định nghĩa ADC12MCTLx đầu tiên được sử dụng cho bất kỳ chuyển đổi nào. Nếu chế độ chuyển đổi được kênh-đơn hoặc lặp lại-đơn- kênh CSTARTADDx trỏ vào ADC12MCTLx đơn sẽ được sử dụng.

Trình tự tiếp tục cho đến khi một bit EOS trong ADC12MCTLx được xử lý-điều này được byte điều khiển cuối cùng xử lý. Các kết quả ADC được viết vào bộ nhớ chuyển đổi bắt đầu với ADCMEMx định nghĩa bởi các bit CSTARTADDx. Nó cần thiết đọc kết quả sau khi hoàn thành chuyển đổi bởi vì một bộ nhớ ADC12MEMx chỉ được sử dụng bởi chuyển đổi tiếp theo.

Các kết quả ADC được viết vào bộ nhớ chuyển đổi bắt đầu với ADC12MEMx định nghĩa bởi các bit CSTARTADDx. Kết thúc trình tự sau khi phép đo của kênh với một bit EOS được thiết lập và tín hiệu trigơ tiếp theo của trình tự.

Bộ chuyển đổi số-tương tự DAC12

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .1 Đặt vấn đề

Khuếch đại tín hiệu visai

Để tránh hiện tượng tự kích gây ảnh hưởng lớn đến tín hiệu nên điều chỉnh hệ số khuếch đại trong khoảng từ 50 lần đến 150 lần. Hai đầu vào của tín hiệu sensor được nối với hai điện trở 100 kΩ tương ứng nhằm quy chiếu tín hiệu một chiều xuống đất khi không có tín hiệu từ sensor, do vậy mà tránh được hiện tượng khuếch đại tín hiệu một chiều khi không có tín hiệu thực từ sensor. Để đảm bảo được sự khuếch đại tín hiệu của AD620 tin cậy và tránh hiện tượng tự kích, trong phần khuếch đại tín hiệu vi sai có dùng một tầng khuếch đại đảo kế tiếp sử dụng một bộ khuếch đại thuật toán trong IC LM358 (IC này tích hợp hai bộ khuếch đại thuật toán) với hệ số khuếch cho bởi.

Khuếch đại và điều chỉnh thế offset tín hiệu visai

• LẬP TRÌNH NHÚNG CHO KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM .1 Công cụ phần mềm lập trình

Khối này có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ khối khuếch đại tín hiệu sensor và tín hiệu từ PC, sau đó xử lý tín hiệu tuỳ theo yêu cầu của việc điều khiển vi kẹp và xuất ra khối điều khiển vi kẹp để thực hiện tác vụ điều khiển. Tín hiệu từ khối khuếch đại tín hiệu từ sensor được đưa vào chân ADC0 của vi điều khiển (Port 6.0) kết quả của quá trình chuyển đổi tương tự-số được lưu trong thanh ghi ADC12_0DAT. Dữ liệu được xử lý tuỳ theo yêu cầu của bài toán điều khiển, kết quả của quá trình xử lý này được đưa tới bộ biến đổi DAC12 để thực hiện quá trình biến đổi số tương tự-số, tín hiệu xuất ra trên chân DAC0 (Port 6.6) được đưa tới khối điều khiển vi kẹp để thực hiện tác vụ điều khiển vi kẹp.

Dữ liệu này được lưu giữ trong thanh ghi của bộ truyền nối tiếp không đồng bộ tích hợp trong vi điều khiển và sau đó được đưa tới tới bộ chuyển đổi số-tương tự DAC12 và thực hiện tác vụ như trong trường hợp 1. Việc cấu hình cho vi điều khiển thực hiện tác vụ biến đổi tương tự-số ADC, bộ biến đổi số-tương tự DAC, truyền nối tiếp không đồng bộ (UART) được trình bày trong phần 2 (lập trình phần mềm nhúng cho khối xử lý trung tâm). Nhận tín hiệu điều khiển xuất ra từ khối xử lý trung tâm, khối này sẽ đảm nhiệm vai trò là một tầng khuếch đại công xuất với điện áp ra nằm trong khoảng -12 V…+12 V và dòng điện cung cấp lên tới 150 mA để điều khiển tay kẹp.

Thiết kế khối này có sử dụng IC LM324, IC có tích hợp 4 bộ khuếch đại thuật toán với mục đích nhằm thu nhỏ diện tích của mạch, tối ưu hoá thiết kế. Do yêu cầu về mặt công xuất của vi kẹp không cao nên trong mạch dùng một bộ khuếch đại đẩy kéo sử dụng hai transistor C1815 (loại pnp) và A1015 (loại npn). Việc cấu hình cho các khối dựa vào việc đặt các bit trong thanh ghi điều khiển của từng khối, mỗi bit hay nhóm bit trong thanh ghi điều khiển này sẽ quy định tác vụ tương ứng của mỗi khối.

Ví dụ, muốn bật chức năng biến đổi tương tự-số của bộ biến đổi ADC12 chỉ cần bật bit ADC12ON trong thanh ghi điều khiển ADC12CTL0 (ADC12 Control Register 0) của bộ biến đổi ADC12.