CN101295418A - 一种基于双msp430的集成电机控制与信息采集电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双MSP430的集成电机控制与信息采集电路，该电路具有多传感器信息采集和电机控制功能，属于自动控制领域。本发明目的在于将电机控制与多传感器信息采集功能集成在一起，以满足多传感器信息采集和电机控制的需求。本发明由双MSP430微处理器控制核心、四步进电机驱动模块、信息采集模块、RS232通信模块、电源模块组成。双MSP430控制核心分别完成电机控制和多传感器的信息采集功能，其中信息采集部分包含GPS模块，遥控接收器模块以及多种传感器接口模块。步进电机控制部分包含四个电机驱动器模块，可同时控制4个步进电机动作。整个系统能够实现多传感器的信息采集与处理，电机的控制，并具有较强的可扩展性。该电路板的外型为圆弧型，设计独特。

Description

一种基于双MSP430的集成电机控制与信息采集电路

技术领域

本发明涉及一种新型电路，具体来说是集步进电机驱动、舵机控制、GPS信息以及传感器信息采集为一体的嵌入式控制电路，属于自动控制领域。

背景技术

传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋。它是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一，也是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。如果说计算机是人类大脑的扩展，那么传感器就是人类五官的延伸，当集成电路、计算机技术飞速发展时，人们才逐步认识信息摄取装置——传感器没有跟上信息技术的发展而惊呼“大脑发达、五官不灵”。于是传感器受到普遍重视，从八十年代起，逐步在世界范围内掀起了一股“传感器热”。美国国防部将传感器技术视为今年20项关键技术之一，日本把传感器技术与计算机、通信、激光半导体、超导并列为6大核心枝术，德国视军用传感器为优先发展技术，英、法等国对传感器的开发投资逐年升级，原苏联军事航天计划中的第五条列有传感器技术。正是由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展十分迅速，在近十几年来其产量及市场需求年增长率均在10％以上。

GPS是美国的第二代卫星导航系统，可全球、全天时、全天候地为各类用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。在军事领域，广泛地应用于陆、海、空各类武器平台的导航定位、巡航导弹和精确制导炸弹的制导、野战部队的指引救援和定位等多个领域，不断地通过实战来推广、验证和提升GPS的实际使用效能。

GPS接收机是GPS信息接收前端部分，也是终端系统的重要组成部分，它通过天线接收来自GPS卫星的定位信号，经过变频、放大、滤波等一系列处理过程，实现对GPS卫星信号的跟踪、锁定、测量，产生计算位置的数据信息(包括纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向、卫星状况等)通过标准RS232串口与信息采集MSP430微处理器进行通信，MSP430循环接收GPS接收机发来的定位信息，经过解析后提取出用户感兴趣的数据信息(如纬度、经度、高度、速度、日期、时间等)。

步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，人们早在20世纪20年代就开始使用这种电机。随着嵌入式系统的日益流行，步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、军事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电机就一定能派上用场。而舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统，因此广泛应用于运动模型装置中。

目前传感器技术得到了长足的发展，GPS导航定位技术也在众多行业中得到了广泛的应用，舵机与电机更是在自控领域大展身手，然而以上各技术应用大多数功能单一，很少有将传感器的信息采集，GPS定位信息与电机的控制结合在一起的设备。另外，将信息采集集成到电路中，能通过采集到的信息了解设备的实时状态，从而使视距外进行控制电机成为可能，并且能够通过结合各项信息参数与实验中获得经验公式编写程序，从而实现自动控制与自动导航功能。

本发明涉及的这种电路集成了步进电机驱动、舵机控制、GPS信息以及传感器信息采集功能，其基本工作原理如下：信息采集用MSP430与主控板交换信息的方式采用串口传送，主动向主控板发送采集到的传感信息；控制用MSP430通过串口被动接收来自主控板的控制命令，然后根据该信息实现相关的电机控制。另外，两MSP430之间通过串口相连，完成430之间相关信息的交换。

主控板串口收发数据线分开，串口RX线接信息采集用MSP430串口TX线，用来循环接收发来的各类信息，经过解析后提取出用户感兴趣的数据信息(如纬度、经度、高度、速度、温度、时间等)，串口TX接电机控制用MSP430串口RX线，用来发送各类电机控制命令。

发明内容

本发明的目的是将传感器的信息采集，GPS定位信息与电机的控制结合在一起，将信息采集集成到电路中，能通过采集到的信息了解设备的实时状态，从而使视距外进行控制电机成为可能，本发明提供一种基于双MSP430的集成电机控制与信息采集电路，集成有步进电机驱动功能、舵机控制功能、GPS与多传感器信息采集功能，依据该布局方案，实现各自独立工作的功能。

信息采集用MSP430通过I/O口连接到多传感器各自的数据线，实现信息的采集，并且通过一串口与主控板连接，实现信息的发送；电机控制用MSP430通过I/O口连接到步进电机驱动模块，实现电机的控制，并且通过一串口与主控板连接，实现控制命令的接收；两片MSP430之间通过另一串口连接，实现数据的交互与通讯；双MSP430的低功耗微处理器核心模块、步进电机驱动模块及电源模块位于电路板正面，GPS模块、多传感器接口模块、RS232接口模块位于电路板背面；电源模块给电路板提供三种电压，其中24V和5V供给步进电机驱动模块，3.3V供给双MSP430核心模块板上两个主要模块的布局在正面左右两侧，控制模块在左侧，信息采集模块在右侧。反面分布RS232接口模块和GPS模块。板上两个主要模块的布局在正面左右两侧，控制模块在左侧，信息采集模块在右侧。反面分布RS232接口模块和GPS模块。整个电路板采用圆弧形加直边接口区设计，这样不仅适合固定而且减少了棱角。两者的接口从同一个弦边引出，便于调试和连接。

附图说明

图1本发明功能模块组成图

图2本发明电路的模块组成图

图3本发明电路布局正面示意图

图4本发明电路布局反面示意图

图中标识：1：定位孔、2：电机控制用MSP430芯片、3：信息采集用MSP430芯片、4：GPS模块、5：RS232电平转换芯片、6：电源模块、7：步进电机驱动模块、8：接口模块。

具体实施方式

图1是本发明功能模块组成，描述了该电路在应用中所起的作用。该电路通过MSP430的I/O口采集传感器信息和GPS信息并传送给主控电路，同时接收主控电路的命令从而控制电机运动。

图2是本发明电路的模块组成图，描述了各模块之间的信号流向以及模块之间的关系。控制用MSP430通过串口与信息采集用MSP430之间连接，向其传送控制结果或状态信息；信息采集用MSP430通过I/O口向各传感器采集信息，并且通过另一串口TX线接到接口模块，向外部传送信息；控制用MSP430通过I/O口实现对电机的控制，并且通过另一串口RX线接到接口模块，接收外部命令；接口模块实现与外部电路的连通。

图3所示电路布局正面示意图，电路板正面包括定位孔1、电机控制用MSP430芯片2、信息采集用MSP430芯片3、GPS模块4、RS232电平转换芯片5、电源模块6、步进电机驱动模块7、接口模块8。其中4和5位于在电路板的反面。

图4是电路布局反面示意图，对应的电路板反面。可以看到GPS模块和RS232电平转换芯片位于板图反面。

使用时，接口线从8处引出。固定时从1插入定位螺丝，这样就使固定可靠，接口也很方便。整个系统能够实现多传感器的信息采集与处理，电机的控制，并具有较强的可扩展性。该电路板的外型为圆弧型，设计独特。

Claims (3)

1.一种基于双MSP430的集成电机控制与信息采集电路，由L297+L298步进电机驱动模块，传感器模块，串口通信模块及电源模块构成；其特征在于信息采集用MSP430通过I/O口连接到多传感器各自的数据线，实现信息的采集，并且通过一串口与主控板连接，实现信息的发送；电机控制用MSP430通过I/O口连接到步进电机驱动模块，实现电机的控制，并且通过一串口与主控板连接，实现控制命令的接收；两片MSP430之间通过另一串口连接，实现数据的交互与通讯；双MSP430的低功耗微处理器核心模块、步进电机驱动模块及电源模块位于电路板正面，GPS模块、多传感器接口模块、RS232接口模块位于电路板背面；电源模块给电路板提供三种电压，其中24V和5V供给步进电机驱动模块，3.3V供给双MSP430核心模块。

2.按照权利要求1所述的一种基于双MSP430的集成电机控制与信息采集电路，其特征在于板上两个主要模块的布局在正面左右两侧，控制模块在左侧，信息采集模块在右侧，反面分布RS232接口模块和GPS模块。

3.按照权利要求1所述的一种基于双MSP430的集成电机控制与信息采集电路，其特征在于步进电机驱动器接口、舵机接口、RS232接口以及电源输入接口在同一边的弦上，固定空位于圆弧的三个均分点上。

Images