單片機的存儲器數(shù)據(jù)繪圖設(shè)計

本文提出了一種從存儲器導出數(shù)據(jù)，并運用MATLAB進行數(shù)據(jù)進制轉(zhuǎn)換、繪圖的方法，繪制的圖形能很好地復現(xiàn)模擬信號源信號，對單片機調(diào)試分析具有一定幫助。

1 理論分析

A/D轉(zhuǎn)換器是連接模擬信號與數(shù)字信號的橋梁，現(xiàn)有單片機芯片通常都內(nèi)置有ADC模塊，A/D采樣值通常以字節(jié)的形式存儲在片內(nèi)存儲器中。對RAM或Flash中的A/D采樣數(shù)據(jù)繪圖，調(diào)試過程中先在存儲結(jié)束處設(shè)置斷點，然后把存儲的數(shù)據(jù)以記事本形式導出到PC，設(shè)計MATLAB軟件將記事本中的十六進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進制處理，最后繪圖。將繪制圖形和示波器測試模擬源圖形進行比較，檢驗繪制的圖形能否準確地復現(xiàn)原始信號。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。整個系統(tǒng)以MSP430單片機為核心進行設(shè)計，該方法對其他16位單片機具有通用性。系統(tǒng)由片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器進行采樣并存儲到RAM區(qū)，然后設(shè)置調(diào)試斷點，借助IAR調(diào)試平臺將數(shù)據(jù)以字節(jié)形式存儲至PC，經(jīng)過MATLAB轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)據(jù)，繪圖分析，并與示波器測量的模擬信號源的波形進行比較。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

本系統(tǒng)采用TI公司的單片機MSP430F5438作為本系統(tǒng)的核心，其特點如下：

◆精簡指令集CPU內(nèi)核。

◆12位的片上SAR ADC，可編程轉(zhuǎn)換速率最高為200 kbps。

◆16 KB內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM和256 KB Flash存儲器。

◆3個帶比較捕獲功能的16位計數(shù)器、SPI及4個通用串行通信接口。

◆功耗低，活動模式下達165μA@8 MHz，多種節(jié)電休眠和停機方式。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 A/D采樣存儲程序

本系統(tǒng)選用A/D模塊設(shè)置查詢工作方式，采樣率配置為4 ksps，轉(zhuǎn)換分辨率為12位，內(nèi)部參考電壓為2.5 V。由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，采集到的信號沒經(jīng)過處理往往不能直接用，因此對采集到的A/D值進行均值濾波處理，防止采樣值抖動。采樣值每16個值作均值處理，存儲至RAM區(qū)起始地址為3000H的區(qū)域。存儲157個數(shù)，數(shù)據(jù)存儲完畢后轉(zhuǎn)入其他數(shù)字信號處理流程。A/D采樣存儲程序流程如圖2所示。

圖2 A/D采樣存儲程序流程