专利名称：一种基于双msp430的集成电机控制与信息采集电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型电路，具体来说是集步进电机驱动、舵机控制、 GPS信息以及传感器信息采集为一体的嵌入式控制电路，属于自动控制领 域。
背景技术：
传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路 先锋。它是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一，也 是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术构成 信息产业的三大支柱之一。如果说计算机是人类大脑的扩展，那么传感 器就是人类五官的延伸，当集成电路、计算机技术飞速发展时，人们才 逐步认识信息摄取装置——传感器没有跟上信息技术的发展而惊呼"大 脑发达、五官不灵"。于是传感器受到普遍重视，从八十年代起，逐步 在世界范围内掀起了一股"传感器热"。美国国防部将传感器技术视为 今年20项关键技术之一，日本把传感器技术与计算机、通信、激光半导 体、超导并列为6大核心枝术，德国视军用传感器为优先发展技术，英、 法等国对传感器的开发投资逐年升级，原苏联军事航天计划中的第五条 列有传感器技术。正是由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展 十分迅速，在近十几年来其产量及市场需求年增长率均在10%以上。
GPS是美国的第二代卫星导航系统，可全球、全天时、全天候地为各 类用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。在 军事领域，广泛地应用于陆、海、空各类武器平台的导航定位、巡航导弹 和精确制导炸弹的制导、野战部队的指引救援和定位等多个领域，不断地 通过实战来推广、验证和提升GPS的实际使用效能。
GPS接收机是GPS信息接收前端部分，也是终端系统的重要组成部分， 它通过天线接收来自GPS卫星的定位信号，经过变频、放大、滤波等一 系列处理过程，实现对GPS卫星信号的跟踪、锁定、测量，产生计算位置的数据信息(包括纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向、卫星
状况等)通过标准RS232串口与信息采集MSP430微处理器进行通信， MSP430循环接收GPS接收机发来的定位信息，经过解析后提取出用户感 兴趣的数据信息(如纬度、经度、高度、速度、日期、时间等)。
步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能， 人们早在20世纪20年代就开始使用这种电机。随着嵌入式系统的日益 流行，步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、军事、医疗、汽车还 是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进 电机就一定能派上用场。而舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些 需要角度不断变化并可以保持的控制系统，因此广泛应用于运动模型装 置中。
目前传感器技术得到了长足的发展，GPS导航定位技术也在众多行业 中得到了广泛的应用，舵机与电机更是在自控领域大展身手，然而以上 各技术应用大多数功能单一，很少有将传感器的信息采集，GPS定位信息 与电机的控制结合在一起的设备。另外，将信息采集集成到电路中，能 通过采集到的信息了解设备的实时状态，从而使视距外进行控制电机成 为可能，并且能够通过结合各项信息参数与实验中获得经验公式编写程 序，从而实现自动控制与自动导航功能。
本发明涉及的这种电路集成了步进电机驱动、舵机控制、GPS信息以 及传感器信息采集功能，其基本工作原理如下信息采集用MSP430与主 控板交换信息的方式采用串口传送，主动向主控板发送采集到的传感信 息；控制用MSP430通过串口被动接收来自主控板的控制命令，然后根据 该信息实现相关的电机控制。另外，两MSP430之间通过串口相连，完成 430之间相关信息的交换。
主控板串口收发数据线分开，串口 RX线接信息采集用MSP430串口 TX 线，用来循环接收发来的各类信息，经过解析后提取出用户感兴趣的数 据信息(如纬度、经度、高度、速度、温度、时间等)，串口TX接电机 控制用MSP430串口 RX线，用来发送各类电机控制命令。
发明内容
本发明的目的是将传感器的信息采集，GPS定位信息与电机的控制结合在一起，将信息采集集成到电路中，能通过采集到的信息了解设备的 实时状态，从而使视距外进行控制电机成为可能，本发明提供一种基于
双MSP430的集成电机控制与信息采集电路，集成有步进电机驱动功能、 舵机控制功能、GPS与多传感器信息采集功能，依据该布局方案，实现各 自独立工作的功能。
信息采集用MSP430通过I/O 口连接到多传感器各自的数据线，实现 信息的采集，并且通过一串口与主控板连接，实现信息的发送；电机控 制用MSP430通过I/0 口连接到步进电机驱动模块，实现电机的控制，并 且通过一串口与主控板连接，实现控制命令的接收；两片MSP430之间通 过另一串口连接，实现数据的交互与通讯；双MSP430的低功耗微处理器 核心模块、步进电机驱动模块及电源模块位于电路板正面，GPS模块、多 传感器接口模块、RS232接口模块位于电路板背面；电源模块给电路板提 供三种电压，其中24V和5V供给步进电机驱动模块，3. 3V供给双MSP430 核心模块板上两个主要模块的布局在正面左右两侧，控制模块在左侧， 信息采集模块在右侧。反面分布RS232接口模块和GPS模块。板上两个 主要模块的布局在正面左右两侧，控制模块在左侧，信息采集模块在右 侧。反面分布RS232接口模块和GPS模块。整个电路板采用圆弧形加直 边接口区设计，这样不仅适合固定而且减少了棱角。两者的接口从同一 个弦边引出，便于调试和连接。
图l本发明功能模块组成图 图2本发明电路的模块组成图 图3本发明电路布局正面示意图 图4本发明电路布局反面示意图
图中标识1:定位孔、2:电机控制用MSP430芯片、3:信息采集用MSP430芯片、4: GPS模块、5: RS232电平转换芯片、6:电源模块、7:步进电机 驱动模块、8:接口模块。
具体实施例方式
图1是本发明功能模块组成，描述了该电路在应用中所起的作用。 该电路通过MSP430的I/O 口采集传感器信息和GPS信息并传送给主控电 路，同时接收主控电路的命令从而控制电机运动。
图2是本发明电路的模块组成图，描述了各模块之间的信号流向以 及模块之间的关系。控制用MSP430通过串口与信息采集用MSP430之间 连接，向其传送控制结果或状态信息；信息采集用MSP430通过I/O 口向 各传感器采集信息，并且通过另一串口TX线接到接口模块，向外部传送 信息；控制用MSP430通过I/0 口实现对电机的控制，并且通过另一串口 RX线接到接口模块，接收外部命令；接口模块实现与外部电路的连通。
图3所示电路布局正面示意图，电路板正面包括定位孔l、电机控制 用MSP430芯片2、信息采集用MSP430芯片3、 GPS模块4、 RS232电平转 换芯片5、电源模块6、步进电机驱动模块7、接口模块8。其中4和5 位于在电路板的反面。
图4是电路布局反面示意图，对应的电路板反面。可以看到GPS模 块和RS232电平转换芯片位于板图反面。
使用时，接口线从8处引出。固定时从l插入定位螺丝，这样就使 固定可靠，接口也很方便。整个系统能够实现多传感器的信息采集与处 理，电机的控制，并具有较强的可扩展性。该电路板的外型为圆弧型， 设计独特。
权利要求
1.一种基于双MSP430的集成电机控制与信息采集电路，由L297+L298步进电机驱动模块，传感器模块，串口通信模块及电源模块构成；其特征在于信息采集用MSP430通过I/O口连接到多传感器各自的数据线，实现信息的采集，并且通过一串口与主控板连接，实现信息的发送；电机控制用MSP430通过I/O口连接到步进电机驱动模块，实现电机的控制，并且通过一串口与主控板连接，实现控制命令的接收；两片MSP430之间通过另一串口连接，实现数据的交互与通讯；双MSP430的低功耗微处理器核心模块、步进电机驱动模块及电源模块位于电路板正面，GPS模块、多传感器接口模块、RS232接口模块位于电路板背面；电源模块给电路板提供三种电压，其中24V和5V供给步进电机驱动模块，3.3V供给双MSP430核心模块。
2. 按照权利要求1所述的一种基于双MSP430的集成电机控制与信 息采集电路，其特征在于板上两个主要模块的布局在正面左右两侧，控 制模块在左侧，信息采集模块在右侧，反面分布RS232接口模块和GPS 模块。
3. 按照权利要求1所述的一种基于双MSP430的集成电机控制与信 息采集电路，其特征在于步进电机驱动器接口、舵机接口、 RS232接口以 及电源输入接口在同一边的弦上，固定空位于圆弧的三个均分点上。
全文摘要
本发明公开了一种基于双MSP430的集成电机控制与信息采集电路，该电路具有多传感器信息采集和电机控制功能，属于自动控制领域。本发明目的在于将电机控制与多传感器信息采集功能集成在一起，以满足多传感器信息采集和电机控制的需求。本发明由双MSP430微处理器控制核心、四步进电机驱动模块、信息采集模块、RS232通信模块、电源模块组成。双MSP430控制核心分别完成电机控制和多传感器的信息采集功能，其中信息采集部分包含GPS模块，遥控接收器模块以及多种传感器接口模块。步进电机控制部分包含四个电机驱动器模块，可同时控制4个步进电机动作。整个系统能够实现多传感器的信息采集与处理，电机的控制，并具有较强的可扩展性。该电路板的外型为圆弧型，设计独特。
文档编号G07F19/00GK101295418SQ200710051968
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月26日 优先权日2007年4月26日
发明者侃 刘, 周振华, 张发雄, 明 徐, 李德华, 罗显锋, 肖志华, 袁信容, 锐 赵, 赵映洁 申请人:华中科技大学;湖南新成机器有限责任公司