基于MSP430的矢量网络分析仪的通信控制模块的研制

论文摘要

网络分析仪是电子领域中常用的设备之一,是一种用于测量线性网络或系统幅频特性和相频特性的智能仪器,主要由信号源、测试装置、接收机和微处理器四大部分组成。本文研究和设计了一种基于MSP430的矢量网络分析仪。首先论述了网络分析仪的研究意义,并给出了与之相关的基础理论。其次介绍了系统的总体设计方案,对其中的键盘扫描通信模块、数据存储模块、信号源控制模块、上位机通信模块、模拟量采集模块硬件和软件方案做了详细介绍。最后对本人工作进行了总结和展望。仪器采用TI公司的MSP430F149单片机作为主控制器。除了用于控制彩色液晶显示器之外,在键盘扫描通信模块中,使用一片89C51单片机来进行键盘扫描,同时与主控制器之间通过异步串行方式(UART)传送键码;在数据存储模块中使用软件模拟I2C的方式来控制一片E2PROM芯片AT24C256,用来存储校准数据;在信号源控制模块中采用串行通信方式控制DDS芯片AD9951,用以产生扫频信号。在上位机通信模块中,与PC机通过RS232连接,用以完成图形数据的传输,实现保存与打印功能;在模拟量采集模块中,充分利用了MSP430F149内部的ADC功能,实现模拟信号的采样和分析。总之,整个仪器充分利用了主控制器的片内资源,使得整个系统体积小,重量轻,低功耗,性能稳定,成本低,具有较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 网络分析仪的发展
• 1.3 本仪器的研制背景及意义
• 1.4 本文的内容安排
• 第二章 网络分析原理
• 2.1 网络分析基本概念
• 2.1.1 测量需求
• 2.1.2 矢量测量的重要性
• 2.1.3 入射功率和反射功率的基本概念
• 2.1.4 网络的表征
• 2.1.5 网络基本参数分析
• 2.1.6 史密斯圆图
• 2.1.7 功率传送条件
• 2.2 本章小结
• 第三章 系统总体方案设计
• 3.1 需求分析和设计目标
• 3.1.1 需求分析
• 3.1.2 功能和技术指标
• 3.2 微处理器芯片的选择
• 3.2.1 MSP430F149 单片机结构框图
• 3.2.2 MSP430F149 特点
• 3.2.3 MSP430F149 引脚说明
• 3.2.4 MSP430F149 的JTAG 调试
• 3.3 系统硬件方案
• 3.4 主程序软件流程
• 3.5 本章小结
• 第四章 键盘扫描采集及双机间串行通信模块设计
• 4.1 整体系统构成
• 4.2.键盘扫描电路的设计
• 4.2.1 硬件电路的设计
• 4.2.2 软件的设计
• 4.3 编码器接口电路的设计
• 4.3.1 硬件电路的设计
• 4.3.2 软件的设计
• 4.4 双机间异步串行接口电路的设计
• 4.4.1 硬件电路的设计
• 4.4.2 通信协议
• 4.4.3 双机间波特率的设置
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统的通信和控制模块设计
• 5.1 数据存储模块
• 5.1.1 AT24C256 芯片的简介
• 5.1.2 AT24C256 的读写操作软件程序设计
• 5.2 上位机通信模块
• 5.2.1 RS232 接口芯片
• 5.2.2 MAX3232 的特性及连接图
• 5.3 模拟量采集模块
• 5.3.1 MSP430 单片机 ADC12 模数转换模块的简介
• 5.3.2 软件的设计
• 5.4 扫频源控制模块
• 5.4.1 AD9951 的介绍
• 5.4.2 硬件电路的设计
• 5.4.3 软件的设计
• 5.5 抗干扰设计
• 5.5.1 硬件的抗干扰设计
• 5.5.2 软件的抗干扰设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 待解决的问题
• 6.3 应用前景
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文