MSP430卫星/惯性组合定位设备中的数据采集系统设计(4)

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卫星/惯性组合定位设备的数据采集系统主要能完成对于加速度计的数据采集，陀螺仪与GPS接收机的数据接收，并且以一定更新速率通过串口输出数据，以供给上位机进行解算以完成组合导航定位过程。针对于具体的功能要求，采用如下设计以达到预期效果：

(1)选取16位模数转换器AD7606进行模数转换，电压输入范围选定为±5V。采用低失调电流运算放大器LM358设计I/V转换电路，电路采用负反馈反向放大形式。

(2)AD7606具有过采样功能，通过控制其OS引脚可使ADC进行过采样，以提高信噪比（SNR），在采样频率为3kHz的情况下，SNR可达97dB。本数据采集系统的采样频率为100Hz，对1kHz采样得到的数据进一步处理，取10个采样点进行平均数计算并输出，可有效降低白噪声，以实现16位的有效分辨率。

(3)选取嵌入式控制器单片机MSP430F247，设计其最小系统，控制数据采集系统进行工作。该最小系统包括有JTAG接口进行系统调试，具有复位电路模块，可进行上电，掉电，手动复位，采用RS232接口与上位机进行通讯。

(4)为使系统能从串口读出GPS接收机与陀螺仪，需要四个UART接口。单片机MSP430F247具有4个USCI模块，只能提供最多2个UART接口，因此需要进行串口扩展。本数据采集系统采用XR16V554芯片对单片机进行串行接口扩展。

(5)本数据采集系统属于模数混合电路，为是系统能达到希望的精度与稳定性，在电路设计与布局方面应采取模数电路分开的整体设计思路，模拟电路供给+5V电压，数字电路供给+3.3V电压，PCB布局时模拟数字电路分开布置，通过0欧电阻单点连接模拟与数字地。

(6)电路设计利用Altium Designer软件，绘制原理图，进行PCB设计。。

(7)软件设计利用IAR进行C语言开发。

综上所述，本数据采集系统按功能进行模块化设计，主要有电源模块，I/V转换模块，AD转换模块，MSP430单片机模块，串口扩展模块，GPS接收机模块，RS232通信模块。考虑到系统低功耗，高精度，成本等因素，本数据采集系统以MSP430F247作为控制芯片，整个系统以其为核心构造，利用该微处理器的片上外设，并根据系统功能，添加必须的外设