基于MSP430的定時(shí)器自動(dòng)老化試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

梁廷彪　彭瑞

摘要：該文設(shè)計(jì)一種基于MSP430的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，包括硬件和軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)應(yīng)用于定時(shí)器自動(dòng)老化試驗(yàn)臺(tái)的橫向以及縱向的運(yùn)動(dòng)模塊中，通過MSP430產(chǎn)生PWM輸出以生成控制信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)帶動(dòng)攝像頭在兩臺(tái)伺服電機(jī)同步的配合下，在垂直面上對(duì)定時(shí)器進(jìn)行拍照取樣。

關(guān)鍵詞：MSP430；定時(shí)器；自動(dòng)老化試驗(yàn)臺(tái)；伺服電機(jī)

中圖分類號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）26-6214-03

Abstract： A servo motor control system based on MSP430 is introduced， which includes design of system hardware and software. The system is used in the lateral and vertical motion module of the automatic aging test bench. By generating PWM output to generate a control signal， the camera can be used to take pictures of sampling timer in the vertical plane in the coordination of two synchronous servo motors.

Key words： MSP430； Timer； Automatic aging test bench； Servo motor

老化試驗(yàn)臺(tái)是在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的電氣設(shè)備，其目的主要用于檢測產(chǎn)品質(zhì)量，保證使用壽命，提高產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性[1]。目前常用的人工老化試驗(yàn)臺(tái)通常是在連續(xù)加電的情況下，人工定時(shí)進(jìn)行記錄，存在工作效率低，產(chǎn)品的異常數(shù)據(jù)記錄不及時(shí)，不利于對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而不能及時(shí)有效跟蹤產(chǎn)品故障等問題。

本文介紹了一種基于MSP430單片機(jī)的定時(shí)器自動(dòng)老化試驗(yàn)臺(tái)的伺服控制系統(tǒng)，充分利用MSP430單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)及可以用于工業(yè)環(huán)境的特點(diǎn)，利用16位定時(shí)器TimerA0，產(chǎn)生PWM輸出以生成控制信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)帶動(dòng)攝像頭在兩臺(tái)伺服電機(jī)同步的配合下，對(duì)定時(shí)器進(jìn)行拍照取樣[2]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用德州儀器（TI）公司的MCU-MSP430F149來發(fā)出兩路PWM波來分別控制兩套伺服電機(jī)按照要求進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，一套伺服電機(jī)1連接絲杠，另一套伺服電機(jī)2連接垂直滑塊模組。絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)帶動(dòng)垂直滑動(dòng)模組做水平運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，垂直滑塊模組在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)帶動(dòng)固定在其上的工業(yè)攝像頭做上下垂直運(yùn)動(dòng)，最終攝像頭在兩臺(tái)伺服電機(jī)的配合下可以在一個(gè)垂直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)121個(gè)定時(shí)器的拍照工作。攝像頭從出發(fā)點(diǎn)（Start_P）開始運(yùn)動(dòng)，做S形軌跡依次對(duì)每個(gè)定時(shí)器拍照，并在每個(gè)定時(shí)器前停留固定間隔。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用MSP430F149單片機(jī)作為處理器，該型號(hào)處理器具有60kb閃存、2kbRAM、12位ADC、2個(gè)16位計(jì)數(shù)器等功能。

MSP430單片機(jī)是一款采用精簡指令集（RISC）的16位單片機(jī)，能夠在25MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)40ns的指令周期，具有強(qiáng)大的中斷功能。16位定時(shí)器中斷可用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制、延時(shí)、脈寬測量、信號(hào)及PWM播產(chǎn)生，適合應(yīng)用于工業(yè)控制、數(shù)字化電機(jī)控制等領(lǐng)域，它的運(yùn)行環(huán)境溫度范圍是-40～到+85℃，適合運(yùn)行于惡劣的工業(yè)環(huán)境下[3，4]。

伺服電機(jī)屬于電機(jī)控制系統(tǒng)，分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。由于交流伺服電機(jī)具有無電刷、慣量小、同功率下較小的體積和重量以及啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)[5]，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。整體電路框圖如圖1示。

2.1 電源電路

本系統(tǒng)需要使用+5v和+3.3v的直流穩(wěn)壓電源。

采用WRA2405CKS-3W模塊電源，輸入額定電壓為24v，輸出電壓為5v，專門針對(duì)于空間狹小、輸出電壓變化范圍大及輸入輸出電壓必須隔離的電源電路，具有短路保護(hù)、低壓失控保護(hù)及輸出可關(guān)斷等特點(diǎn)，能更好的保證產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性，以保障終端產(chǎn)品的使用安全可靠性。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一種基于MSP430的定時(shí)器自動(dòng)老化試驗(yàn)臺(tái)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有硬件電路結(jié)構(gòu)簡單、軟件程序簡潔、穩(wěn)定性高、執(zhí)行效率高等特點(diǎn)。通過反復(fù)測試，該自動(dòng)老化試驗(yàn)臺(tái)可以快速檢查出不良品，有效跟蹤產(chǎn)品故障時(shí)間和狀態(tài)，充分提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王憲偉.LCD模塊老化試驗(yàn)臺(tái)的研制[J].液晶與顯示，2005（4）：350-354.

[2] 孟廣燦，于連棟.基于MSP430的平行雙關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工具技術(shù)，2013（6）：51-53.

[3] 沈建華.MSP430超低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[4] MSP 430x14x Family Users Guide[S]. Texas Instruments， 2003.

[5] 李建偉.基于單片機(jī)的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的研究[J].長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012（1）：116-118.

[6] 求是科技.單片機(jī)通信技術(shù)與工程實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2005.