压电陶瓷驱动电源有用msp430单片机自学笔记的吗

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-04-27 04:49 标签： msp430f149单片机简介
基于MSP430单片机的开关稳压电源设计_百度文库
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基于MSP430单片机的开关稳压电源设计
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单片机（6）
MSP430 IO口拉电流 灌电流问题
数字输入输出端口有下列特性：
每个输入输出位都可以独立编程。
允许任意组合输入、输出。
和所有个位都可以分别设置为中断。
可以独立操作输入和输出数据寄存器。
可以分别设置上拉或下拉电阻。
一般是数字电路中讲到这个问题。
当数字电路的输出端，输出低电平的时候，外接器件将把电流，灌入数字电路的输出端。
当数字电路的输出端，输出高电平的时候，外接器件将从数字电路的输出端，拉出电流。
当一个接在数字电路的输出端和电源之间，输出端输出低电平的时候发光，这个就是灌电流负载。
当一个接在数字电路的输出端和地之间，输出端输出高电平的时候发光，这就是拉电流负载。
灌电流就是电流流向元件，拉电流就是电流从元件流出。
不管是灌电流还是拉电流，每个端口的输出晶体管都能够限制输出的电流最大为，保证系统安全。
欧姆，所以单片机只要大于欧姆都是安全的
（）下图为拉电流负载
测试得：发光二极管压降大约为
（所以系统是安全的）
（）下图为灌电流负载
测试得：实际选择，（所以系统是安全的）
参考知识库
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(1)(1)(6)(3)压电陶瓷驱动电源毕业设计说明书_百度文库
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压电陶瓷驱动电源毕业设计说明书
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解析高速压电陶瓷驱动电源的性能优势
来源：互联网 作者：佚名日 10:00
[导读] 众所周知，压电陶瓷的驱动电源技术已成为非常重要应用技术之一，它除了体积小，分辨率高，响应快，推力大等一系列特点，同时，用它制成的压电陶瓷驱动器广泛应用于微位移输出装置、力发生装置、机器人、冲击电机、光学扫描等重要领域。
　　众所周知，压电陶瓷的驱动电源技术已成为非常重要应用技术之一，它除了体积小，分辨率高，响应快，推力大等一系列特点，同时，用它制成的压电陶瓷驱动器广泛应用于微位移输出装置、力发生装置、机器人、冲击电机、光学扫描等重要领域。目前，国内常见的压电陶瓷器件主要基于静态特性，因此该类压电陶瓷驱动电源动态特性不理想，交流负载能力差，不适合应用于动态领域。例如，压电陶瓷管冲击马达，是基于冲击原理，利用锯齿波驱动压电陶瓷管，使得压电马达产生正反的旋转，频响范围宽及具有很高上升和下降速率是该类压电陶瓷驱动电源必须满足的重要动态特性。但现在国内对此种驱动电源的研究不多，且价格昂贵，因此有必要设计一种满足上述要求且价格低廉的压电陶瓷驱动电源。
　　1、高压驱动电源原理及电路设计
　　该高压驱动电源主要由高压直流电源、恒流源及功率放大电路三部分组成。功率放大电路部分将锯齿波信号放大，以此驱动压电陶瓷管。为了得到快速的电压下降速率，使压电陶瓷管形成冲击，则需使用恒流源帮助容性负载的压电陶瓷快速泄放电荷。
　　（1）高压直流电源
　　高压直流电源部分如图1所示，工频220V交流电经变压器输出双130V交流，经整流桥整流和电容滤波后，得到180V直流电，作为驱动电路的工作电压。
图1 高压直流电源
　　（2）恒流源电路
　　恒流源电路如图2所示，本设计电路的运放选择OP467，其上升速率可达到170V/&s，且具有极宽的响应频率，完全能满足要求。当A点的输入电压为VA时，根据虚短原则，VA=VB，放大器同向输入端与反向输入端的输入电流均为0，则VB=VC，所以流经场效应管的电流恒为I=VA/R3，此时VGS&3.5V，场效应管导通。假若输入电压VA有电压波动+△V，放大器的差模增益接近无穷大，所以VG增大，VGS增大，流经场效应管的电流增大，则VC增加；又因VB=VC，故VB也增大，且最终与VA相等，保证恒流源正常工作，反之当△V为负时，同理。此恒流源电路的电流I=50mA，即电压VA=7.5V，此恒流源电路的目的主要是帮助容性负载压电陶瓷泄放电荷，使驱动压电陶瓷管的锯齿波具有快速的下降速率，当与功率放大电路连接时，将恒流源场效应管的漏极与图3功率放大电路的D点连接在一起。
图2 恒流源电路图
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基于MSP430和压电传感器的人体心率检测系统设计
提出了一种基于MSP430单片机和压电陶瓷传感器的便携式心率测试系统的实现方案。由传感器检测的脉搏波信号，经过前置级放大、滤波、比较等处理,将其转换成脉冲电压信号,再利用CPU对脉冲信号进行处理、心率计数并实时显示。实验结果表明,系统软硬件设计合理,测量灵敏度高、体积小，系统可靠性高。
引言　　心率是描述心动周期的专业术语，指心脏每分钟跳动的次数，以第一声音为准。心率测量是常用的医学检查项目之一，实时准确的心率测量在临床医学、老年人体征监测和竞技体育等方面具有重要意义和广泛应用。正常情况下，成年人心率有显著的个体差异，一般安静时为60～100次/分，平均约75次/分。心率可因年龄、性别及其他生理情况而改变。同一个人，在安静或睡眠时心率慢，运动、情绪激动或突发病情时心率加快。心动过速和过缓都会影响健康，尤其对老人和心脏有问题的人，心率是一个非常重要的参数。因此，心率的精确检测具有重要意义，本文采用基于压电陶瓷传感器和超低功耗的MSP430单片机的小型便携式心率采集系统。　　图1
系统结构图　　1
系统结构　　心率是人体非常重要的生理参数，而传统的脉诊由于其非定量和主观性影响了心率测试的精度，为了提高对心率监测的精度和监测的方便性，本系统采用压电陶瓷传感器和MSP430芯片组成测试系统，系统硬件结构如图1所示。通过ADC10片上温度传感器采集温度，就可以在数码管上显示。同时SC0073压电陶瓷传感器采集的信号经滤波和放大后与设定压力阈值进行比较，对脉搏波信号进行处理，并根据处理结果进行精确计数和显示。　　1.1
心率检测传感器　　目前用于检测心率的仪器比较多，常见的有基于压力传感器、电容传感器、光电传感器和电声传感器等类型的测试系统，但不同传感器对心率测试部位的要求不一。常见的基于红外原理的传感器，主要依靠红外检测血流压力波动信号，即当血液输送到人体组织时，组织的半透明度会减小，当血液流回心脏时半透明度会增加，这种现象在指尖最为明显，红外检测虽然是一种较好的检测方法，但由于平时需要洗手以及劳动等因素，不便于长时间携带，无法长时间检测。　　为便于长时间携带，本系统腕式结构设计。为满足这一要求，本文采用压电陶瓷片采集脉搏信号，由于心脏的搏动，人体腕部的脉压波动相对明显，当脉搏跳动时，压电陶瓷片检测到相应的信号。若传感器放置腕部，传感器检测压力波信号和进行预处理，再进行整形转换为脉冲信号，然后计数和显示，从而实现实时检测心率次数。　　1.2
MSP430芯片　　本心率检测系统由于面向家庭和医院，而目前空巢老人较多，因此，芯片选择上采用超小型压、超低功耗MSP430g2553单片机，结合压电陶瓷片采集压力信号，从而达到整个系统的尺寸小型化，手腕式佩戴设计，从而实现一天24小实时心率监测。MSP430系列单片机是美国TI公司1996年推向市场的16位单片机，该单片机是一款具有精简指令集和超低功耗的混合型单片机，具有极低功耗、丰富的片内外设备和方便灵活的开发手段，成为许多高精度设备电子产品设计的首选。　　2
系统硬件设计　　信号经过前置差动放大，低通滤波等处理，放大至合适的幅值送入AD转换成数字信号。采集系统在MSP430控制下进行，为保证采集系统稳定可靠工作，内部各模块电路均配置稳压器件，具有启动快、方便、安全等特点。　　根据心率信号特点，系统主要包括传感器接口电路、信号采集、放大和滤波电路，信号前置级应满足如下要求：1)高输入阻抗。通过传感器检测的脉搏信号是不稳定的微弱信号，为了减小信号源内阻的影响，必须提高放大器的输入阻抗；2)高共模抑制比CMRR。人体所产生的干扰以及测量参数以外的干扰，一般为共模干扰；3)低噪声、低漂移；4)高安全性，以确保人体绝对安全。图2 前置放大电路
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