CN106644151A - 基于msp430单片机的罗经测温电路 - Google Patents
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Abstract
基于MSP430单片机的罗经测温电路，包括桥式电路测温电路部分、放大器电路部分、单片机部分和串口发送电路部分；所述桥式电路测温电路部分连接放大器电路部分，放大器电路部分连接单片机部分，单片机部分连接串口发送电路部分。本发明的基于MSP430单片机的罗经测温电路，可以有效解决现有技术中的问题，实现对温度的测量，进而能够实现对温度的控制，为温度控制提供基础，对误差进行校正补偿，减少由温度漂移引起的误差。
Description
技术领域
本发明涉及温度测温领域，特别是针对温度变化会使惯性导航器件产生温度漂移，从而对器件的精确度造成一定影响的问题，对光纤陀螺罗经测温电路进行设计，具体涉及基于MSP430单片机的罗经测温电路。
背景技术
在对惯性导航器件的研究过程中，非常重要的一部分是对由于外界因素引起的误差进行校正与补偿，使误差造成的影响尽可能的减少。温度漂移造成的误差会对器件的精确度产生一定的影响，减小温度变化对惯性导航器件精度的影响就需要对温度进行控制，而最重要的环节之一就是对罗经的温度进行测量。测量之后再通过对温度的控制来减小因为温度变化造成的影响，所以罗经测温电路的设计对于抑制温度漂移造成的误差是有非常重要的意义的。
发明内容
本发明的目的是提供基于MSP430单片机的罗经测温电路，可以有效解决现有技术中的问题，实现对温度的测量，进而能够实现对温度的控制，为温度控制提供基础，对误差进行校正补偿，减少由温度漂移引起的误差。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
基于MSP430单片机的罗经测温电路，包括桥式电路测温电路部分、放大器电路部分、单片机部分和串口发送电路部分；所述桥式电路测温电路部分连接放大器电路部分，放大器电路部分连接单片机部分，单片机部分连接串口发送电路部分。
所述桥式电路测温电路部分采用多个Pt1000热敏电阻。
所述放大器电路部分采用多个INA118放大器。
所述单片机部分采用MSP430单片机，MSP430单片机内部的A/D转换器采用ADC12转换模块，MSP430单片机的串口通信采用USART串口。
所述串口发送电路部分采用RS485传送数据，RS485的芯片为MAX13442E。
所述Pt1000热敏电阻模拟测量罗经的X、Y、Z三轴的温度，把罗经温度的变化转换成铂电阻的阻值变化，铂电阻测温部分采用了桥式电路测温电路部分，由桥式电路测温电路部分可以把电阻值的变化转变成电压值的变化，之后经过放大器INA118，INA118放大器把电压放大之后给了MSP430单片机的模数模块的模拟采样通道，采样通道连接MSP430单片机内部的ADC12转换模块，模拟量通过MSP430单片机模数转换模块，把模拟量转变成数字量，转换后的数字量的数据经过单片机的USART串口发送，再经过串口电路发送到PC机端的串口调节器，从而实现温度的测量，并且能够达到0.1ºC的测温要求。
本发明的有益效果：本发明的基于MSP430单片机的罗经测温电路，可以有效解决现有技术中的问题，实现对温度的测量，进而能够实现对温度的控制，为温度控制提供基础，对误差进行校正补偿，减少由温度漂移引起的误差。
本发明的基于MSP430单片机的罗经测温电路，利用热敏电阻在低温时温度和阻值成正比的特点来实现测量温度，把温度的变化转换成电阻值的变化。接着经电桥电路把阻值变化转化成电压变化，同时把温度的非电信号转换成了电压值的电信号。然后经放大器放大电压，输入到MSP430单片机模数模块的模拟采样通道，再由MSP430单片机内部ADC12模数转换模块把模拟信号转变成数字信号，并通过USART输出到串口调试器，实现对温度的测量。另外，PC机对单片机发送出来的数据进行接收和处理，并存储起来，以便之后读取数据、绘制图形和分析结果，并实现PC机和单片机之间的通信。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2 MSP430单片机组成结构框图；
图3是MSP430单片机管脚图；
图4是桥式电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，
基于MSP430单片机的罗经测温电路，包括桥式电路测温电路部分、放大器电路部分、单片机部分和串口发送电路部分；所述桥式电路测温电路部分连接放大器电路部分，放大器电路部分连接单片机部分，单片机部分连接串口发送电路部分。
所述桥式电路测温电路部分采用多个Pt1000热敏电阻。
所述放大器电路部分采用多个INA118放大器。
所述单片机部分采用MSP430单片机，MSP430单片机内部的A/D转换器采用ADC12转换模块，MSP430单片机的串口通信采用USART串口。
所述串口发送电路部分采用RS485传送数据，RS485的芯片为MAX13442E。
所述Pt1000热敏电阻模拟测量罗经的X、Y、Z三轴的温度，把罗经温度的变化转换成铂电阻的阻值变化，铂电阻测温部分采用了桥式电路测温电路部分，由桥式电路测温电路部分可以把电阻值的变化转变成电压值的变化，之后经过放大器INA118，INA118放大器把电压放大之后给了MSP430单片机的模数模块的模拟采样通道，采样通道连接MSP430单片机内部的ADC12转换模块，模拟量通过MSP430单片机模数转换模块，把模拟量转变成数字量，转换后的数字量的数据经过单片机的USART串口发送，再经过串口电路发送到PC机端的串口调节器，从而实现温度的测量，并且能够达到0.1ºC的测温要求。
实施例2
MSP430单片机的CPU与外设
MSP430单片机主要包含了CPU和外围设备，外围设备有存储器模块、时钟源模块、比较器、模数转换模块、串口模块等的模块。
CPU
MSP430单片机的CPU采用正交的精简指令集，包含有的算术逻辑部分是16位、寄存器有16个、还有指令控制部分。寄存器包含特殊的功能寄存器有4个还有通用寄存器，特殊功能寄存器是程序寄存器、堆栈指针、状态寄存器和常数发生器。程序寄存器表示并存有下一条即将执行的指令地址，堆栈指针是为了保护调用子程序或中断程序时的程序计数器，也就是保护程序的现场；状态寄存器用来设置控制CPU的位或者反映出来CPU的状态；常数发生器则是在执行指令的时候产生需要的常数。
存储器
MSP430单片机采用了“冯•诺依曼”的结构，所以它有相同的地址空间提供给程序与数据存储器，具体是在0000H～FFFFH的地址范围。由低到高寄存器的地址对应的寄存器依次为特殊功能寄存器、外围模块寄存器、数据存储器、程序存储器和中断向量表[5]。64KB空间里的FFE0H～FFFFH作为中断向量表的空间。
数据存储器RAM从地址是200H的地址空间开始，即可以对数据进行保存也可以成为堆栈使用，另外也可以是供数学运算的地方[8]。程序存储器ROM是用于指令与数据的存储，分为中断向量表、用户代码区和系统BOOT区。在中断向量表里存储中断服务子程序的首地址，当书写中断程序的时候，程序的入口要求是固定不变且不能随意分配。
时钟源模块
时钟模块是非常重要的模块，能够让单片机在不一样的功耗场合使用，产生多种的时钟频率。时钟模块主要含有高速晶振、低速晶振和数字控制振荡器，产生主系统时钟、子系统时钟和辅助时钟三个时钟源供给各个外围设备使用。通常情况下系统的功率损耗与工作频率是正相关的，为了实现低功耗就能够选用低速晶振；而当系统对运算的要求高时，可以通过高速晶振产生高的主系统时钟；当系统对实时性要求高时，可以用辅助时钟。总之，需要根据不同的要求及应用选择合适的时钟。
ADC模块
MSP430单片机中有些型号存在有ADC模块，因为这些AD转换模块全是12位的，也可以简称为ADC12。ADC12转换模块转换地快速，它内部有采用逐次逼近型的内核、参考选择、采样选择、转换控制缓冲区等，并能够在转换控制缓冲区存储16个转换的数据。它的寄存器可以分为转换控制类寄存器、中断控制类寄存器、存储控制类寄存器、存储器类寄存器。模拟信号能为电压、电流等电信号，也能为压力、温度、位移、声音等非电信号，而非电信号在AD转换之前，要把输入信号经过传感器转变成相应的电压信号，这样模拟信号才能被单片机接收进行处理。
USART
在单片机的应用过程中，极其重要的一项就是单片机的串口通信，通过串口的数据通信可以完成单片机和PC机等其它设备之间的通信功能。MSP430F1XX系列单片机进行串口通信时所拥有的是USART串口，这个模块对外进行通信，并且在提供异步通信的功能时作为UART来运用，同时也可提供同步通信的功能，作为SPI来运用。串口硬件部分含有波特率、接口、发送和接受部分等等。波特率部分通过设置波特率寄存器和调整器来获得所需要的传输速率。发送部分是在发送的时候产生状态信息，能够设置并发送中断的标志位。接受部分在接受的时候能够产生状态信息，并且设置相应中断的标志位。
I/O端口
MSP430通过端口连接晶振、复位电路、JTAG等的组成器件，还有根据需要连接各种扩展芯片。MSP430单片机有6个端口从P1到P6，而且每个端口都有8位可以对其进行独立编程，这些端口可以用来数据的输入和输出，还可以扩展MSP430的功能。不仅如此这些端口还拥有各自的丰富的寄存器， P1 和P2各自拥有7个寄存器，P3到P6则各拥有4个寄存器，经过对相应的寄存器及其位进行设置，可以实现很多不同的功能。各个端口的管脚都可以各自进行程序的编写，可以根据需要随意的设置输入和输出，P1和P2的管脚可以设置作为中断程序的连接管脚，还可以对字节数据进行普通输入和输出功能。
实施例3
桥式电路
利用铂电阻测温的桥式电路，电桥电路把阻值变化转化成电压的变化,输出的电压为：
实施例4
INA118工作原理
INA118有较高的精确度、很小的功率损耗、较高的共模抑制比、很大的频率带宽等这些优势，可以对各式各样小的信号进行放大。INA118内部含有的电流反馈结构很特别，这样即使是在很大的增益时通频带宽也可以达到很大。INA118是差分放大的结构，是通过三个运算放大器实现的，电压输入的一端具有过电压保护，可以在发生过载时进行限流，保护电路的安全；在外面可以连接不一样阻值的电阻来达到各种放大倍数。
INA118需要在外接一个增益电阻以达到一定的放大倍数，而是否稳定、是否发生温度漂移都会对放大倍数的大小产生影响，所以在高精度增益的场合时对电阻的要求很高，此时就要利用精准度较高、噪声较小的金属薄膜电阻。另外，当要实现较高增益时，忽视电阻会让增益的大小产生大的偏差。可以进行改善的方法是拿可以调节的电位器来充当，调节电位器就可以让输出和输入的电压之间的比值实现设计所需求的。
INA118的选择
INA118放大器的主要性能参数有：电源电压为：±1.35V～±18V；输入过电压保护电压为：±40V；稳定时间为：单位增益时为25us；工作温度范围为：－40℃～85℃；封装形式为：8脚DIP。因此INA118有很高精确度、较小的功率损耗、较高共模抑制比，对于小信号的放大很方便，并且也能够达到罗经工作的环境温度，对其进行温度的测量。另外模拟量的转换是通过MSP430单片机的ADC模块实现的，它的工作电压的是1.8V到3.6V，通常选择3.3V，INA118也可以选择3.3V，这样在设计电路、制作电路板时不必出现太多种类的电压而使电路太过繁琐。
Claims (6)
1.基于MSP430单片机的罗经测温电路，其特征在于：包括桥式电路测温电路部分、放大器电路部分、单片机部分和串口发送电路部分；所述桥式电路测温电路部分连接放大器电路部分，放大器电路部分连接单片机部分，单片机部分连接串口发送电路部分。
2.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的罗经测温电路，其特征在于：所述桥式电路测温电路部分采用多个Pt1000热敏电阻。
3.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的罗经测温电路，其特征在于：所述放大器电路部分采用多个INA118放大器。
4.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的罗经测温电路，其特征在于：所述单片机部分采用MSP430单片机，MSP430单片机内部的A/D转换器采用ADC12转换模块，MSP430单片机的串口通信采用USART串口。
5.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的罗经测温电路，其特征在于：所述串口发送电路部分采用RS485传送数据，RS485的芯片为MAX13442E。
6.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的罗经测温电路，其特征在于：所述Pt1000热敏电阻模拟测量罗经的X、Y、Z三轴的温度，把罗经温度的变化转换成铂电阻的阻值变化，铂电阻测温部分采用了桥式电路测温电路部分，由桥式电路测温电路部分可以把电阻值的变化转变成电压值的变化，之后经过放大器INA118，INA118放大器把电压放大之后给了MSP430单片机的模数模块的模拟采样通道，采样通道连接MSP430单片机内部的ADC12转换模块，模拟量通过MSP430单片机模数转换模块，把模拟量转变成数字量，转换后的数字量的数据经过单片机的USART串口发送，再经过串口电路发送到PC机端的串口调节器，从而实现温度的测量，并且能够达到0.1ºC的测温要求。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108490262A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-09-04 | 北京强度环境研究所 | 测量电路的电阻值变化以及检测瞬断现象的方法 |
| CN108918939A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-11-30 | 昆明理工大学 | 一种高精度易安装的电流测量装置 |
| CN109752113A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-14 | 南京市计量监督检测院 | 薄片温度传感器及其应用中位置确定方法和电路设计方法 |
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2016
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170510 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |