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高集成、低功耗芯片在实验室一体化建设中的应用

作　者: 刘尘尘
导　师: 许毅；赵铁山
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 单片机信号分析自动控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 28次
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内容摘要

近年来西昌学院在自动控制工程方面的应用随着学校的发展越来越成熟,此次在新建图书馆的建设中需要采用若干个使用了低功耗、但同时有着集成度较高的芯片控制的自动控制系统信息实验室,这个实验室的建设目的主要是放置学院几项大规模系统(比如办公自动化系统、教务系统和学生管理系统)的主机以及辅助设备,同时也作为学院对外进行互联网接入口的一个基地。因此在这个一体化实验室的后期使用条件比较苛刻,经过详细的考虑和比对,最终要对实验室的以下条件进行采集、计算以及输出控制信号:光照、温度、湿度,其中的光照方面的信息包括了自然光源与人造光源,同时该系统的应用范围还包括图书馆的一体化显示系统。值得一提的是,此次学校新建图书馆较大,而且分区比较清晰,对于各区的显示内容和显示时间有着详细的要求,在接到实验室系统的设计要求和条件之后,通过详细的比对,特别是对此次系统所需要的芯片进行了比对和选择,初步选定了使用单片机作为系统的中央处理控制器,但是如果按照学校要求,那么在过去经常使用的8位单片机系统肯定无法胜任,毕竟8位的单片机在功耗、扩展性、集成度等若干条件都不能背负完成此次设计系统的使命,因此只能对芯片以及系统进行升级。考虑到以上的使用要求,最终决定使用由美国德克萨斯仪器设备公司(TI)公司近期推出的MSP430F249TPM芯片作为此次系统设计的中央控制芯片,出于对今后系统的稳定性考虑,在进行一体化设计之初,根据以往使用新芯片的惯例,我们设计了一款利用该款芯片的小车运动测试系统,此款小车设计系统的主要目的是对芯片将来针对实验室控制的一系列功能进行调试和测验,毕竟实验室系统的设计关乎重大,而通过前期的小车测试系统设计,能够对实验室自动控制系统有着强大的支撑和辅助作用,所以对小车的测试系统设计势在必行,根据今后实验室条件的需求,此次选择的MSP430F249TPM芯片在本次小车测试系统中必须要有完美的表现:1.自主运动测试。其实就是所谓的“点到点”运动,通过离散后的数字构成数组,运动时调用其坐标,使其物体运动。在这一点的运动过程中实际上测试的是通过该款芯片对可运动的遮光窗帘进行运动控制,达到对实验室光照强度的控制。2.人机互动功能测试。人机互动模块主要是由LED和LCD显示模块组成,在实验室一体化建设过程中,采用的控制方式较多,因此对芯片的I/O端口要求比较高,在进行测试系统的设计中要考虑到这个因素,尽可能多的使用芯片的I/O端口功能。3.外部数据采集处理测试。因为关系到外部众多因素对实验室环境的影响,特别是光照、湿度等方面,因此在设计系统的时候会采用较多的数据传感器进行数据的采集以及运算,因此在小车测试系统的设计过程中,必须要设计一个模块对传感器采集信息以及芯片处理数据的能力进行测试,此次测试系统设计的模块是循迹模块,这是一个由6个传感器对黑色线条进行数据采集,并且通过芯片的处理来对控制小车沿着黑色线条运行的模块,这一个模块的设计将对今后实验室系统的外部数据采集方面以及芯片处理数据能力方面是一个关键测试模块。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-21
  1.1 系统开发背景  10-14
  1.2 系统实现目标  14-18
  1.3 系统设计思路和方法  18
  1.4 论文所涉及章节的计划和安排  18-19
  1.5 所设计系统的创新性  19-21
第二章系统构架元件的对比和选择  21-37
  2.1 可行性分析  21-22
  2.2 中央处理器的对比和选择  22-30
    2.2.1 AT89S52 单片机介绍  22-26
    2.2.2 MSP430F249 单片机介绍  26-30
  2.3 电机模块的对比和选择  30-31
    2.3.1 直流电机介绍  30
    2.3.2 步进电机介绍  30-31
  2.4 电源模块的对比和选择  31-32
    2.4.1 单电源供电方案介绍  31-32
    2.4.2 双电源供电方案介绍  32
  2.5 显示模块的对比和选择  32-33
    2.5.1 LED 显示方案介绍  32-33
    2.5.2 LCD 显示方案介绍  33
  2.6 其它模块的对比和选择  33-35
    2.6.1 循迹模块方案介绍  33-34
    2.6.2 键盘模块方案介绍  34-35
  2.7 系统主要模块评议  35-37
第三章系统硬件的实现过程  37-46
  3.1 中央处理器模块  37-40
  3.2 循迹运动模块  40-41
  3.3 液晶显示模块  41-42
  3.4 电机模块  42
  3.5 键盘模块  42-43
  3.6 传感器模块  43-45
  3.7 本章小结  45-46
第四章系统软件的实现过程  46-55
  4.1 IAR System 开发系统  46-50
    4.1.1 IAR System 开发系统优势  46-47
    4.1.2 IAR System 编程详解  47-49
    4.1.3 IAR System 典型开发周期  49-50
  4.2 循迹模块程序实例  50-53
  4.3 本章小结  53-55
第五章系统测试  55-63
  5.1 测试使用仪表、设备  55-59
    5.1.1 模拟示波器  55-56
    5.1.2 数字存储示波器  56-58
    5.1.3 直流稳压电源  58-59
    5.1.4 恒温热风枪无铅焊台  59
  5.2 测试内容和过程  59-63
第六章结束语  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-68

高集成、低功耗芯片在实验室一体化建设中的应用

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