基于MSP430F149单片机的发控时序检测系统设计

的恒压、恒流的加载，又能实现多路信号的测量与切换。自动切换电路原理如图3所示，图中，在IN31之前省略了IN1~IN30，IN1~IN30的线路连接与IN31的相同；J32的1引脚与J1的6引脚相连接。

数据采集电路设计

A/D芯片选型

模/数转换器是一种器件，简称为A/D，它把采集到的采样模拟信号经量化和编码后，转换成数字信号并输出。为满足雷达、图像处理、高速数据采集系统等对于高速度、高精度A/D转换器的需求，一些IC厂家相继推出了流水线结构的A/D转换器，德州仪器公司的ADS1241芯片便是其中一款。

ADS1241是一款高性能、宽动态范围、高精度的24位A/D转换芯片。该芯片具有以下特性：①24位的A/D转换；②可以通过程序来设置增益和输出速率；③外部提供差分方式的参考电压源，外部参考电压为0.1V~5V；④具有片内自校正功能；⑤采用SPI串口与其他芯片接口；⑥低功耗：功耗只有600μW；⑦具有较宽的工作电压，电压范围为2.7V~5.5V；⑧最多可以实现8路模拟采集。ADS1241芯片内部提供复用器和缓冲区来实现多路采集，此外，芯片内部还进行滤波处理。

A/D芯片接口电路设计

ADS1241需要外部时钟才能工作，因此需要在XIN和XOUT管脚外接晶体，提供芯片工作时所需要的时钟。本系统采用的是频率为2.4576MHz的晶体，电容为20pF，电容的选择是与晶体的频率有关系的。ADS1241通过SPI串口与单片机进行连接，这里使用的是4线方式，即SCLK、DIN、DOUT和CS管脚与单片机进行连接。另外，ADS1241的DRDY管脚与单片机的一般I/O管脚进行连接，这样可以通过该管脚来判断是否准备好，由于该管脚输出低电平有效，因此需要将该管脚拉高。ADS1241接口电路如图4所示。

在图4中，数字电源和模拟电源都采用3.3V电压供电，为了减小电源处的干扰，因此需要加0.1μF的电容进行滤波处理。本系统中也将数字地和模拟地接在一起，但在某些具体的应用中可能需要将数字地和模拟地分开。AS1241的外部参考电源可以是差分方式，也可以是非差分方式，本系统中采用非差分方式，因此只需要将Vref+管脚接外部参考电源，Vref-管脚接地就可以了。在本系统中，将PWND管脚接高电平，使该芯片一直处于工作状态；低功耗场合下，可以将该管脚与单片机的一般I/O进行连接，通过单片机来控制ADS1241的低功耗状态。

图4 ADS1241接口电路图

数据存储电路设计

检测系统数据存储选用大容量的EEPROM CAT24WC256，它是一个256K位串行CMOS EEPROM，内部含有32768个字节，每字节为8位。CATALYST公司的先进CMOS技术减少了器件的功耗，CAT24WC256有一个64字节页写缓冲器，该器件通过I2C总线接口进行操作，如图5所示。

图5 数据存储电路原理图

测量电路设计

发控时序电压测量电路设计

输出电压VS分压后进行差分采样，采样后送给单片机进行AD采样，通过AD采样值与设定值进行比较实现过压警告和过压保护，同时AD采样值可以通过通讯接口上传计算机，进行该路输出电压显示，电压检测电路如图6所示。

图6 电压测量电路图

发控时序电流测量电路设计

采样电流用平衡式电流互感器进行电流检测，输出电流信号转化成电压信号送给单片机进行AD采样，通过AD采样值与设定值进行比较实现过流警告和过流保护，电流检测电路如图7所示。电流信号产生两路模拟电压信号送给单片机进行采样，保障在电流全范围内的精度。

点火负载阻值测量电路设计

火箭炮发动机点火负载电阻值通常很小，使用通用器材和方法测量达不到要求的精度。双臂电桥测小电阻很准确，但是测量使用大电流，线缆容易发热，影响检测结果，如要精确测定，则需调平衡，所以不能满足快速测试的要求。为了准确测定点火电阻，本系统采用带温控反馈的恒流源以及高精度比例运放测量点火负载电阻，而且仪器通过自检的方式排除系统误差（包括系统线路阻值和接触点阻值等），点火回路电阻的测量原理如图8所示。

图8 点火负载阻值测量原理图

本系统中，根据测定电阻的范围和精度要求，选择DH900型精密恒流三极管，使用电阻调节，测定标准恒流为20mA。

恒流三极管有极好的恒流和调整特性，温度系数低、电流稳定度高，是一种精密的集成电路恒流器件。国产的DH900系统为新型超精密恒流源器件，恒流范围扩展到1μA~20A，可并联使用、可远距离传输，负载可断开等。

单片机控制电路设计

键盘电路设计

在单片机应用系统中，通常具有人机对话功能，能随时发出各种控制命令和数据输入以及报告应用系统的运行状态与运行结果。本系统人机交互的主要作用是选择检测内容、查看检测结果、控制通信和打印等，没有设计数据