一種微型存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：在進(jìn)行某武器系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)，由于受測(cè)試空間和測(cè)試環(huán)境的限制，難以利用傳統(tǒng)測(cè)試儀器檢測(cè)。為解決這一問題，設(shè)計(jì)了一種基于MSP4 30單片機(jī)的微型存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)，有效利用單片機(jī)內(nèi)置的多種資源解決系統(tǒng)微型化的關(guān)鍵問題；采用大容量存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)量本地存儲(chǔ)；通過對(duì)系統(tǒng)采樣存儲(chǔ)策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保了數(shù)據(jù)的完整性與準(zhǔn)確性；開發(fā)了基于LabWindows／CVI的上位機(jī)處理軟件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠準(zhǔn)確有效地進(jìn)行信號(hào)采集與存儲(chǔ)，并獲取相應(yīng)參數(shù)。
關(guān)鍵詞：存儲(chǔ)測(cè)試；MSP430單片機(jī)；大容量存儲(chǔ)；LabWindows／CVI

在空間受限、環(huán)境惡劣和無法實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的情況下，傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)受到很大限制，必須使用存儲(chǔ)測(cè)試方法。該方法是在不影響被測(cè)對(duì)象或影響在允許范圍內(nèi)的情況下，將微型存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)置入被測(cè)體內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)完成信息的快速采集與存儲(chǔ)，并回收存儲(chǔ)器，由計(jì)算機(jī)處理，再現(xiàn)被測(cè)信息的一種動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)。本文設(shè)計(jì)的微型存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)是基于MSP430F149單片機(jī)，結(jié)合大容量串行FLASH存儲(chǔ)器Multimedia Card(MMC)，通過對(duì)單片機(jī)內(nèi)部資源的優(yōu)化利用、外設(shè)的開發(fā)、采樣與存儲(chǔ)策略設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的微型化、低功耗、多路數(shù)據(jù)采集和大數(shù)據(jù)量本地存儲(chǔ)設(shè)計(jì)。針對(duì)該系統(tǒng)開發(fā)了基于LabWindows／CVI的專用測(cè)試平臺(tái)，用于對(duì)收回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，有效解決了在測(cè)試空間和環(huán)境受限的情況下對(duì)該武器系統(tǒng)的測(cè)試問題。該系統(tǒng)理論上可以對(duì)多達(dá)16×8路模擬量進(jìn)行采集、處理和存儲(chǔ)，并可繼續(xù)開發(fā)為具有故障診斷性質(zhì)的存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
微型存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由外部傳感器、多路模擬量采集電路、大容量存儲(chǔ)器、MSP430F149單片機(jī)以、各接口電路以及外圍輔助電路組成。不同的被測(cè)信號(hào)經(jīng)調(diào)理后經(jīng)模擬量多路開關(guān)MAX396輸入單片機(jī)，利用內(nèi)置AD模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，交由單片機(jī)進(jìn)一步處理。存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)的存儲(chǔ)模塊主要有兩部分組成，即單片機(jī)內(nèi)部的FLASH ROM和外部MMC卡，分別用于存儲(chǔ)被測(cè)武器系統(tǒng)初始狀態(tài)的數(shù)據(jù)和執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過RS 232接口電路與上位機(jī)進(jìn)行通信，接收上位機(jī)傳來的控制指令，并可將采集結(jié)果上傳至上位機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理。

2 系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)
2．1 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以MSP430F149單片機(jī)為核心，MSP430F149的A／D模塊ADC12的內(nèi)核是一個(gè)帶有采樣與保持功能的12位轉(zhuǎn)換器，采樣所得結(jié)果具有12位轉(zhuǎn)換精度，1位非線性微分誤差，1位非線性積分誤差。模塊內(nèi)部的參考電壓發(fā)生器，同時(shí)有1．5 V和2．5 V兩種參考電壓值可供選擇。為獲得較高的精度，故選用2．5 V內(nèi)部參考電壓，基準(zhǔn)電壓負(fù)端為地電平。輸入模擬量VIN與轉(zhuǎn)換結(jié)果NADC之間的關(guān)系為：

根據(jù)測(cè)試任務(wù)，需要掌握兩方面數(shù)據(jù)資料。一是被測(cè)武器系統(tǒng)進(jìn)入執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)前的系統(tǒng)狀態(tài)；二是被測(cè)武器系統(tǒng)處于執(zhí)行任務(wù)狀態(tài)時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)。為了有效提高了單次測(cè)試的可靠性，最大限度提高了系統(tǒng)的可利用性，提出分別采用正負(fù)延遲觸發(fā)的采樣策略，將這2種信號(hào)觸發(fā)方式分別作為兩路信號(hào)采集的觸發(fā)信號(hào)。圖2為該采集方法的電路原理圖。