系統工作主要流程為：由電壓和電流感測器對檢測點進行取樣，取得實時電壓和電流訊號，經過放大、整流濾波等預處理後送a/d轉換電路進行轉換，系統將轉換後的資料儲存及運算，並將資料實時顯示，操作者可觀測各個引數的變化，通過通訊電路，將所測得的資料送上位pc機進行資料再處理，最後綜合顯示。
電路板上主要為微控制器cpu(msp430f169型微控制器)系統模組、多路取樣保持器及a/d轉換電路、顯示電路、通訊電路；接入訊號由感測器介面接入，經過訊號處理電路、整流濾波電路的處理後送給微控制器。電源模組分兩部分，一路由交流220v接入，經轉換後分別提供±12v、＋5v、＋3.3v三種模擬電源，另一路由開關電源提供＋5v、＋3.
3v數字電來自5q設計網[源，供運放、各器件和微控制器使用。板與板間採用扁平電纜聯接，感測器介面採用航空插頭可靠聯接，並以遮蔽線接到感測器。
硬體電路設計完成後，系統能否實現相應的功能還要依賴於軟體來實現。系統能否正常可靠地工作，除了硬體的合理設計外，與功能完善的軟體設計是分不開的。本文軟體設計採用c430語言完成系統的整個流程控制以及運算處理等工作。
主要有以下幾個重要方面：
(1) 編寫ad取樣程式，實現感測器資料採集的功能；
(2) 編寫串列埠通訊程式，實現檢測儀與上位pc機的通話；
(3) 編寫其他程式，實現檢測儀實時顯示、功能設定等功能。
本文研製開發的檢測儀採用rs-232介面與pc機通訊，空氣壓縮機的各個引數的現場資料取樣後上傳來自5q設計網[至pc機，同樣也可修改工作引數及實時顯示，還可將引數的變化過程以曲線圖顯示及列印，檢測過程也只需一台膝上型電腦即可，方便快捷。
根據實際的工作要求，上位pc機檢測系統軟體的主要功能有：
(1) 各個引數的儲存及顯示：從檢測開始到結束，所測得的每個資料都可以儲存到pc機的硬碟中，並能同檢測儀本身一樣，可實時顯示資料。
(2) 實時觀察引數變化：各個引數可單獨顯示變化曲線，供操作者實時觀測；也可將同種型別的引數變化在同一來自5q設計網[畫面顯示，便於直觀反映測試效果。
(3) 儲存曲線變化畫面：在上位機介面設計了儲存按鈕，可隨時將引數的變化曲線儲存至pc機中，方便除錯分析及不同狀態下的檢測效果比較。
(4) 數值大小變化顯示：除了實時顯示當前引數值外，還可將本次測試過程中引數的最大值與最小值也在面板上顯示，便於參考對比。
(5) 提供良好的人機介面：上位機人機介面程式在windows系統下採用visual basic語言編制，通過vb環境的mscomm控制項實現控制器與pc機之間的通訊，通過ado控制項實現資料庫的儲存與呼叫，通過pc機自身的api函式bitblt實現效果曲線的繪製。
作為乙個實現功能豐富、元器件複雜、工作獨立的微控制器系統，功能需求確定的情況下重要考慮的就是系統的硬體電路設計。
乙個微控制器應用系統的硬體電路設計包含有兩部分內容，一部分是系統擴充套件，即微控制器的功能單元，如rom、ram、i/o口、定時/計數器、中斷系統等容量不能滿足應用系統的要求時，必須在片外進行擴充套件，選擇適當的晶元，設計相應的電路。二是系統配置，即按照系統功能要求配置外圍裝置，如鍵盤、顯示器、印表機、a/d、d/a轉換器等，要設計合適的介面電路[8] [9]。
本課題在硬體系統的擴充套件和配置設計中遵循以下原則：
(1) 盡可能選擇典型電路，並符合微控制器的常規用法。為硬體系統的標準化、模組化打下良好的基礎；
(2) 系統的擴充套件與外圍裝置配置的水平應充分滿足應用系統的功能要求，並留有適當的餘地，以便進行二次開發；
(3) 硬體結構應結合應用軟體方案一併考慮。硬體結構與軟體方案會產生相互影響，考慮的原則是：軟體能實現的功能盡可能由軟體來實現，以簡化硬體結構。
但必須注意，由軟體實現的硬體功能，其響應時間要比直接用硬體實現來得長，而且占用cpu的時間(比如延時程式)；
(4) 整個系統的效能要盡量做到效能匹配，例如選用晶振頻率較高時，儲存器的訪問時間有限，應該選擇允許訪問速度較高的晶元；選擇cmos晶元微控制器構成低功耗系統時，系統中所有的晶元都應該選擇低功耗的產品；
(5) 可靠性及抗干擾設計是硬體系統設計不可缺少的一部分，它包括晶元、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板佈線、通道隔離等；
(6) 微控制器外接電路較多時，必須考慮器件驅動能力。驅動能力不足時，系統工作不可靠。
系統硬體的總體設計思想是：以微控制器為核心，輔以功能強大的外圍模擬、數位電路功能模組，實現從多路資料的採集，通過取平均值、樣條插值，測得引數的數值，進行儲存並實時顯示，同時將資料上傳至上位機，實現檢測過程的自動化。
根據工程需求，從整個系統的訊號通道型別入手，可設計硬體系統圖如圖3.1所示：
圖3.1硬體系統圖
3.2.3.1微控制器晶振電路設計
圖4高頻晶振電路
圖5 低頻晶振電路
msp430f149基礎時鐘模組有3個時鐘輸入源：低頻時鐘源lfxt1clk、高頻時鐘源xt2clk、數字控制rc振盪器dcoclk.
使用32.768khz晶振，連線到xin和xout引腳，滿足低速晶體振盪器lfxt1的使用要求。使用4mhz晶振，連線到xt2in和xt2out引腳，滿足高速晶體振盪器xt2的使用要求。
3.2.3.2微控制器復位電路設計
微控制器採用上電自動復位的方式，通過電阻、電容構成電路，與rst引腳連線，向微控制器提供穩定的低電平復位訊號。
圖6復位電路
制和智慧型儀表等應用系統中，控制或測量物件的有關變數，往往是一些連續變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、速度等物理量。利用感測器把各種物理量測量出來，轉換為電訊號，還必須經過模數(a/d)變成數字量，這樣才能被微控制器處理。
模數轉換的效能引數主要有轉換精度和轉換速度等。其中轉換精度常用解析度和轉換誤差來表示。解析度是a/d轉換器能夠分辨最小訊號的能力，表示輸出數字量變化乙個相鄰數碼所需輸入模擬電壓的變化量，它定義為轉換器的滿刻度電壓與2n的比值，其中n為adc的位數。
例如12位的adc的解析度就是12位，或者說解析度為vps/212；轉換誤差是轉換結果相對於理論值的誤差，常用乙個單位解析度lsb的倍數表示；轉換時間是指adc模組完成一次模擬數字轉換所需要的時間，轉換時間越短，越能適應輸入訊號的變化。轉換時間與adc模組的結構、位數有關。雙積分adc轉換慢，而逐次比較型adc轉換較快[16]。
軟體設計方案
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