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小型磨粉机的自动化控制研究(十一)硬件设计CPU 模块
时间:2020-03-10 16:14:12 | 来源: | 作者: admin | 浏览次数:

 硬件设计

 
根据控制系统的技术要求,将系统分为 CPU 模块、变频调速喂料控制模块、轧距自动调节模块、磨辊驱动电机电流采样模块、键盘及显示模块分别进行设计。
4.1.1 CPU 模块

CPU 是整个控制系统的核心,需要完成所有的监控功能。其中包括各传感器模块的状态、处理信息、数据显示、报警等,本课题选用的是 MSP430F149 单片机[16~17]。其内部结构如图 4.1 所示。
图 4.1 MSP430 系列单片机内部结构
Fig.4.1 Internal structure of series of MSP430 MCU
MSP430 系列单片机是 16 位单片机,它具有处理能力强、运算速度快、功耗低等优点,性价比较高。MSP430F1x 子系列单片机,添加了 FLASH 存储器,在系统设计、开发调试及应用上都更为灵活方便[16]。其优异的性能主要表现在以下几个方面:
(1) 超低功耗
超低耗设计,使芯片的电流极小,运行在 1MHz 时钟条件下时,工作电流仅为
0.1~400μA。工作电压范围为 1.8~3.6V,工作温度范围符合工业级要求。
(2) 丰富的资源
寄存器数量多,存储器可实现多种运算,有高效的查表处理方法;中断源较多,并且可以任意嵌套;低功耗的数控振荡器,可以实现频率调节和无晶振运行;MSP430F149

 
单片机,程序代码空间可达 60KB,数据存储空间可达 2KB,能实现方向设置及中断功能的 I/O 引脚可达 48 线(4+2 个并行口),集成 12 位 A/D、2 个带捕获/比较寄存器的 16 位定时器、精密模拟比较器、硬件乘法器、2 组频率可达 8MHz 的时钟模块、看门狗、
2 个多方式工作的串行接口等功能模块。
(3) 方便高效的开发方式
MSP430 单片机内部预设了 JTAG 模块,具有完整的在线调试功能,而不必使用复杂的仿真调试工具。
MSP430 的 FLASH 型单片机由于具有 FLASH 存储器可为程序代码及信息存储, 因此可以用外部编程器多次烧写,也可以实现在线程序编写功能,且不需要外加编程电压。这给系统设计带来以下可能:可利用片内的 FLASH 保存一些运行数据,实现掉电保护;可以方便修改整个程序或者局部程序,实现软件的升级。FLASH 存储器可以由多个不同体积的模块组成,而各个模块是可独立操作的物理存储器单元,因此可以实现在一个模块中运行程序,另一个模块做擦除或者编程。
MSP430 的 FLASH 型单片机具有片内 BOOTROM,可以实现程序代码的下载和上载。利用它,可以更为方便的修改内部程序,运行内部程序,这又为系统软件升级提供了一种方便的手段。
 
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