專利名稱：一種基于雙msp430的集成電機控制與信息采集電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型電路，具體來說是集步進電機驅動、舵機控制、 GPS信息以及傳感器信息采集為一體的嵌入式控制電路，屬于自動控制領 域。
背景技術：
傳感器是新技術革命和信息社會的重要技術基礎，是現代科技的開路 先鋒。它是一項當今世界令人矚目的迅猛發展起來的高新技術之一，也 是當代科學技術發展的一個重要標志，它與通信技術、計算機技術構成 信息產業的三大支柱之一。如果說計算機是人類大腦的擴展，那么傳感 器就是人類五官的延伸，當集成電路、計算機技術飛速發展時，人們才 逐步認識信息攝取裝置——傳感器沒有跟上信息技術的發展而驚呼"大 腦發達、五官不靈"。于是傳感器受到普遍重視，從八十年代起，逐步 在世界范圍內掀起了一股"傳感器熱"。美國國防部將傳感器技術視為 今年20項關鍵技術之一，日本把傳感器技術與計算機、通信、激光半導 體、超導并列為6大核心枝術，德國視軍用傳感器為優先發展技術，英、 法等國對傳感器的開發投資逐年升級，原蘇聯軍事航天計劃中的第五條 列有傳感器技術。正是由于世界各國普遍重視和投入開發，傳感器發展 十分迅速，在近十幾年來其產量及市場需求年增長率均在10%以上。
GPS是美國的第二代衛星導航系統，可全球、全天時、全天候地為各 類用戶提供連續、實時、高精度的三維位置、三維速度和時間信息。在 軍事領域，廣泛地應用于陸、海、空各類武器平臺的導航定位、巡航導彈 和精確制導炸彈的制導、野戰部隊的指引救援和定位等多個領域，不斷地 通過實戰來推廣、驗證和提升GPS的實際使用效能。
GPS接收機是GPS信息接收前端部分，也是終端系統的重要組成部分， 它通過天線接收來自GPS衛星的定位信號，經過變頻、放大、濾波等一 系列處理過程，實現對GPS衛星信號的跟蹤、鎖定、測量，產生計算位置的數據信息(包括緯度、經度、高度、速度、日期、時間、航向、衛星
狀況等)通過標準RS232串口與信息采集MSP430微處理器進行通信， MSP430循環接收GPS接收機發來的定位信息，經過解析后提取出用戶感 興趣的數據信息(如緯度、經度、高度、速度、日期、時間等)。
步進電機也叫步進器，它利用電磁學原理，將電能轉換為機械能， 人們早在20世紀20年代就開始使用這種電機。隨著嵌入式系統的日益 流行，步進電機的使用也開始暴增。不論在工業、軍事、醫療、汽車還 是娛樂業中，只要需要把某件物體從一個位置移動到另一個位置，步進 電機就一定能派上用場。而舵機是一種位置伺服的驅動器，適用于那些 需要角度不斷變化并可以保持的控制系統，因此廣泛應用于運動模型裝 置中。
目前傳感器技術得到了長足的發展，GPS導航定位技術也在眾多行業 中得到了廣泛的應用，舵機與電機更是在自控領域大展身手，然而以上 各技術應用大多數功能單一，很少有將傳感器的信息采集，GPS定位信息 與電機的控制結合在一起的設備。另外，將信息采集集成到電路中，能 通過采集到的信息了解設備的實時狀態，從而使視距外進行控制電機成 為可能，并且能夠通過結合各項信息參數與實驗中獲得經驗公式編寫程 序，從而實現自動控制與自動導航功能。
本發明涉及的這種電路集成了步進電機驅動、舵機控制、GPS信息以 及傳感器信息采集功能，其基本工作原理如下信息采集用MSP430與主 控板交換信息的方式采用串口傳送，主動向主控板發送采集到的傳感信 息；控制用MSP430通過串口被動接收來自主控板的控制命令，然后根據 該信息實現相關的電機控制。另外，兩MSP430之間通過串口相連，完成 430之間相關信息的交換。
主控板串口收發數據線分開，串口 RX線接信息采集用MSP430串口 TX 線，用來循環接收發來的各類信息，經過解析后提取出用戶感興趣的數 據信息(如緯度、經度、高度、速度、溫度、時間等)，串口TX接電機 控制用MSP430串口 RX線，用來發送各類電機控制命令。
發明內容
本發明的目的是將傳感器的信息采集，GPS定位信息與電機的控制結合在一起，將信息采集集成到電路中，能通過采集到的信息了解設備的 實時狀態，從而使視距外進行控制電機成為可能，本發明提供一種基于
雙MSP430的集成電機控制與信息采集電路，集成有步進電機驅動功能、 舵機控制功能、GPS與多傳感器信息采集功能，依據該布局方案，實現各 自獨立工作的功能。
信息采集用MSP430通過I/O 口連接到多傳感器各自的數據線，實現 信息的采集，并且通過一串口與主控板連接，實現信息的發送；電機控 制用MSP430通過I/0 口連接到步進電機驅動模塊，實現電機的控制，并 且通過一串口與主控板連接，實現控制命令的接收；兩片MSP430之間通 過另一串口連接，實現數據的交互與通訊；雙MSP430的低功耗微處理器 核心模塊、步進電機驅動模塊及電源模塊位于電路板正面，GPS模塊、多 傳感器接口模塊、RS232接口模塊位于電路板背面；電源模塊給電路板提 供三種電壓，其中24V和5V供給步進電機驅動模塊，3. 3V供給雙MSP430 核心模塊板上兩個主要模塊的布局在正面左右兩側，控制模塊在左側， 信息采集模塊在右側。反面分布RS232接口模塊和GPS模塊。板上兩個 主要模塊的布局在正面左右兩側，控制模塊在左側，信息采集模塊在右 側。反面分布RS232接口模塊和GPS模塊。整個電路板采用圓弧形加直 邊接口區設計，這樣不僅適合固定而且減少了棱角。兩者的接口從同一 個弦邊引出，便于調試和連接。
圖l本發明功能模塊組成圖 圖2本發明電路的模塊組成圖 圖3本發明電路布局正面示意圖 圖4本發明電路布局反面示意圖
圖中標識1:定位孔、2:電機控制用MSP430芯片、3:信息采集用MSP430芯片、4: GPS模塊、5: RS232電平轉換芯片、6:電源模塊、7:步進電機 驅動模塊、8:接口模塊。
具體實施例方式
圖1是本發明功能模塊組成，描述了該電路在應用中所起的作用。 該電路通過MSP430的I/O 口采集傳感器信息和GPS信息并傳送給主控電 路，同時接收主控電路的命令從而控制電機運動。
圖2是本發明電路的模塊組成圖，描述了各模塊之間的信號流向以 及模塊之間的關系。控制用MSP430通過串口與信息采集用MSP430之間 連接，向其傳送控制結果或狀態信息；信息采集用MSP430通過I/O 口向 各傳感器采集信息，并且通過另一串口TX線接到接口模塊，向外部傳送 信息；控制用MSP430通過I/0 口實現對電機的控制，并且通過另一串口 RX線接到接口模塊，接收外部命令；接口模塊實現與外部電路的連通。
圖3所示電路布局正面示意圖，電路板正面包括定位孔l、電機控制 用MSP430芯片2、信息采集用MSP430芯片3、 GPS模塊4、 RS232電平轉 換芯片5、電源模塊6、步進電機驅動模塊7、接口模塊8。其中4和5 位于在電路板的反面。
圖4是電路布局反面示意圖，對應的電路板反面。可以看到GPS模 塊和RS232電平轉換芯片位于板圖反面。
使用時，接口線從8處引出。固定時從l插入定位螺絲，這樣就使 固定可靠，接口也很方便。整個系統能夠實現多傳感器的信息采集與處 理，電機的控制，并具有較強的可擴展性。該電路板的外型為圓弧型， 設計獨特。
權利要求
1.一種基于雙MSP430的集成電機控制與信息采集電路，由L297+L298步進電機驅動模塊，傳感器模塊，串口通信模塊及電源模塊構成；其特征在于信息采集用MSP430通過I/O口連接到多傳感器各自的數據線，實現信息的采集，并且通過一串口與主控板連接，實現信息的發送；電機控制用MSP430通過I/O口連接到步進電機驅動模塊，實現電機的控制，并且通過一串口與主控板連接，實現控制命令的接收；兩片MSP430之間通過另一串口連接，實現數據的交互與通訊；雙MSP430的低功耗微處理器核心模塊、步進電機驅動模塊及電源模塊位于電路板正面，GPS模塊、多傳感器接口模塊、RS232接口模塊位于電路板背面；電源模塊給電路板提供三種電壓，其中24V和5V供給步進電機驅動模塊，3.3V供給雙MSP430核心模塊。
2. 按照權利要求1所述的一種基于雙MSP430的集成電機控制與信 息采集電路，其特征在于板上兩個主要模塊的布局在正面左右兩側，控 制模塊在左側，信息采集模塊在右側，反面分布RS232接口模塊和GPS 模塊。
3. 按照權利要求1所述的一種基于雙MSP430的集成電機控制與信 息采集電路，其特征在于步進電機驅動器接口、舵機接口、 RS232接口以 及電源輸入接口在同一邊的弦上，固定空位于圓弧的三個均分點上。
全文摘要
本發明公開了一種基于雙MSP430的集成電機控制與信息采集電路，該電路具有多傳感器信息采集和電機控制功能，屬于自動控制領域。本發明目的在于將電機控制與多傳感器信息采集功能集成在一起，以滿足多傳感器信息采集和電機控制的需求。本發明由雙MSP430微處理器控制核心、四步進電機驅動模塊、信息采集模塊、RS232通信模塊、電源模塊組成。雙MSP430控制核心分別完成電機控制和多傳感器的信息采集功能，其中信息采集部分包含GPS模塊，遙控接收器模塊以及多種傳感器接口模塊。步進電機控制部分包含四個電機驅動器模塊，可同時控制4個步進電機動作。整個系統能夠實現多傳感器的信息采集與處理，電機的控制，并具有較強的可擴展性。該電路板的外型為圓弧型，設計獨特。
文檔編號G07F19/00GK101295418SQ200710051968
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月26日 優先權日2007年4月26日
發明者侃 劉, 周振華, 張發雄, 明 徐, 李德華, 羅顯鋒, 肖志華, 袁信容, 銳 趙, 趙映潔 申請人:華中科技大學;湖南新成機器有限責任公司