基于MSP430F148的土基智能測斜儀

測斜儀是一種測定鉆孔傾角、方位角和土體側移及沉降的儀器，在實際工程施工當中有著重要作用。施工中對位移的監測是研究環境影響的主要手段。目前大多數測斜儀采用傳統單片機作為控制CPU。由于傳統單片機運行速度慢，內部資源少，并且由于測斜儀數據采集系統是一種便攜式設備，一般是由蓄電池供電，因此對系統功耗有較高的要求。
針對傳統單片機在測斜領域應用的缺點和不足，本文所設計的測斜儀系統采用16位超低功耗單片機MSP430Fl48作為控制CPU，具有運行速度快、功耗低、電路簡單等優點，非常適合傾角測量等各種功耗要求較高的場合，其在低功耗方面的優越之處，是傳統單片機不可比擬的，其內部自帶的12位A／D轉換器和DMA控制單元分別用于系統采樣電路和數據傳輸部分，使得系統的硬件電路更加集成化、小型化。

1 系統硬件總體設計
測斜儀本質上是一個數據采集、處理系統。采用主從式控制結構，上位機為PC機，下位機為MSP430控制器。系統的主要部分主要由PC機、傳感器信號采樣處理電路、以TI公司MSP430F148為核心的MSP430控制器、其他外圍電路構成。圖1為該系統總體結構框圖。

1．1 電源模塊
系統采用3．3 V供電，考慮到系統低功耗的特點，要求電源具有穩壓功能，因此系統電源采用Maxim公司的MAX8902B。MAX8902B能提供0．6～5．3 V的輸出電壓，并且輸出噪聲低，能很好滿足測斜儀系統的要求。MAX8902B的工作電路為TT提供的典型工作電路。
1．2 電池電量檢測模塊
系統內部有電池電量檢測模塊，如圖2所示。通過LM339A比較蓄電池電壓和基準電壓，當蓄電池電壓過低時報警提示以防由于電量缺失造成的系統不穩定。

1．3 USB模塊
采用CP2101實現USB-UART轉換。CP2101內置有與計算機通信的USB協議，工作時在計算機上產生一個虛擬COM端口，用戶就可以按照通用串行口的控制方式使用該COM端口。通過CP210l可以簡單實現UART到USB間的橋接，從而為系統增加USB通信接口，而原來開發的串口應用程序則無需大改動。CP2l01的外圍電路非常簡單，只要接2只去耦電容即可。只需將其引腳TXD和RXD分別連接至MSP430F148的P3．5和P3．4即可實現與單片機的連接，如圖3所示。