沖擊記錄儀

MSP430工作在1.8～3.6V電壓下，有正常工作模式（AM）和4種低功耗工作模式（LPM1、LPM2、LPM3、LPM4），在電源電壓為3V時，各種模式的工作電流分別為AM：340uA、LPM1：70uA、LPM2：17uA、LPM3：2uA、LPM4：0.1uA。單片機可以方便的在各種工作模式之間切換，特別適合在電池供電、便攜式設備中的應用。MSP430也具有非常高的集成度，單片集成了多通道12bit的A/D轉換、片內精密比較器、多個具有PWM功能的定時器、斜邊A/D轉換、片內USART、看門狗定時器、片內數控振蕩器（DCO）、大量的I/O端口。MSP430有大容量的片內存儲器，有ROM（C型）、OTP（P型）、EPROM（E型）、FlashMemory(F型)4種型號。 外圍器件與電路有各種存儲器全部采用功耗極低的VMOS芯片以實現整機極低功耗的目標。 2.3沖撞記錄儀的主板電路的設計：用雙CPU設計，可大大減少硬件電路，減少繁瑣的譯碼、邏輯變換，使得系統硬件數量減少，同時軟件資源分配及設計均相對獨立，易于修改程序；隨機液晶顯示屏、隨機輕觸式按鍵：采樣頻率高于每秒十萬次不間斷采樣，不會漏過任何振動；數據性儲存功能；即使掉電或斷電，記錄儀儲存的數據也不會丟失；記錄儀的數據存儲及顯示的數據按大到小順序排列功能，數據讀取非常方便；可連接GPS衛星定位系統、沖擊數據和沖擊地點位置、時間可同時顯示。3．整機的低功耗控制技術：有了主要的低功耗芯片，整機的低功耗控制技術的采用在設計中也是非常重要的環節。功耗的控制在這里要通過軟件來實現，其關鍵有三條：盡量采用待機運行方式、盡量減少CPU運行時間和硬件軟化[4]。3.1盡量采用待機運行方式：單片機MSP430有4種低功耗工作模式，節電效果顯著：使單片機在不需要工作時進入待機狀態或掉電狀態，需要工作時再喚醒。在儀器檢測到較長時間的靜止情況后，系統進入待機狀態。開始運動后，傳感器有輸出，傳感器輸出信號前端電路變換來喚醒單片機工作。通過這種管理方式，大大地節約了在不需要工作時的功耗。有效地延長了整機充電的持續工作時間。3.2有效控制外圍器件與電路的功耗：對外圍器件與電路的功耗采取管理措施，使其在不工作時進入維持狀態或停止供電，以降低功耗。在單片機應用系統中，存儲器的功耗是比較大的，待機時將存儲器狀態設置為維持狀態使功耗顯著下降。3.3選用運算速度快的算法：針對本項目要處理的數據等具體問題，合理選用運算速度快、高的新算法，能減少CPU運行時間3.4盡量用定時中斷替代軟件延時：在間斷測量的情況下，應采用外部中斷或內部定時/計數中斷，不要采用軟件延時，以減少CPU運行時間。單片機的外部中斷源不夠用時，可方便地擴充3.5盡量用靜態顯示替代動態顯示：選用具有數據鎖存、譯碼、驅動和顯示功能的LCD顯示組件，只要組件不掉電，數據一直保留，內容一直顯示，直到單片機對其刷新3.6縮短通信時間：用RS-232通信接口通信時，若通信的數據量較大，應提高傳輸的波特率，縮短通信時間。可采用高效率的編碼方式，如BCD碼的編碼與ASCII碼相比，效率提高一倍。發送和接收時不要循環等待，而應采用串行中斷3.7硬件軟化： 傳統的硬件濾波電路（如有源濾波器）本身耗電可觀，且不需要其工作時難以控制其不耗電，故功耗相對較大。改用軟件濾波可克服功耗大的缺點3.8降低時鐘頻率 ：在滿足運算速度要求的前提下，盡量降低時鐘頻率，可達到降低功耗的目的。降低時鐘頻率而不犧牲運算速度是目前單片機技術發展的特點之一。3.6降低供電電壓 ：當外圍器件與電路的工作電壓不能低至單片機工作電壓的下限或各部分電路的工作電壓下限不盡相同時，不能象單片機那樣由電池直接供電，可通過DC-DC變換器供電。DC-DC變換器芯片種類較多，大致可分為升壓型、降壓型和極性反轉型，供電方式靈活，轉換效率高（很多芯片達90%以上），體積小巧，使用方便。4.抗干擾措施：在記錄儀工作的環境中有各種各樣的干擾，可能會影響到工作可靠性和。必須采用抗干擾措施來保證記錄儀的穩定工作。本文設計的沖擊記錄儀整機采用屏蔽網有效地保證記錄儀工作時不受外界電磁信號的干擾。GPS衛星定位系統不在其中。5.結論：傳統的沖擊記錄儀無論，使用的方便程度都受到其結構的限制，很難實現多功能。全電子智能化是其發展方向。本文所設計實現的沖擊記錄儀是在此方向上的一個探索，相信隨著電子加速度傳感器的不斷進步和芯片技術的飛速發展，沖擊記錄儀也會不斷豐富和擴充功能，為智能化運輸和需要對振動進行控制的領域提供更可靠的保障。