(4)完成目标运动参数测量和显示。

根据毕业设计课题任务的要求，方案设计如下：

使用Windows 7操作系统，使用C++ Builder作为开发测试环境开发上位机测试软件，使用PComm作为通信控件，通过RS-232串行通信接口与下位机通信接收数据，在上位机中使用TChart和OpenGL来完成目标运动参数的显示。

2  下位机原理

为了测量运动物体的加速度和与倾角值，设计了一个基于低功耗MSP430单片机和ADXL345的加速度和角度测量系统。该下位机测量系统由主控制器、信息采集模块、显示模块、上位机和电源五个模块构成，具有占用体积小，功耗低，成本低，测量精度高，误差小的优点，便于附着在需要检测的设备上。

基于MSP430单片机和ADXL345设计的加速度和角度测量系统，能够实时读取传感器加速度值的功能，在进行数据处理之后，通过LCD显示传感器固有坐标系三个轴的加速度分量和固有坐标系Z轴与重力反方向的夹角，并将数据通过RS-232串行接口发送给上位机。下位机系统结构简单，体积小，便于监测运动物体的加速度和与倾角变化。

2。1  系统方案设计

该系统以单片机(MSP430G2553)为主控制器，数字加速度计(ADXL345)作为信息采集模块，液晶显示器(LCD1602)作为显示模块，上位机作为计算机与单片机的通信模块，稳压电路作为电源模块。系统的组成框图如图2。1所示：

图2。1 系统的组成框图

上电之后，系统进行初始化，上位机与单片机通过UART方式进行通信，上位机发送读取加速度命令，然后单片机MSP430从数字加速度计ADXL345中读取三轴加速度数据，液晶显示屏显示实时的加速度和夹角，同时将数据发送给上位机，上位机处理并显示接收到的所有数据。系统的工作流程如图2。2所示：

图2。2 系统的工作流程图

2。2  MSP430G2553 LaunchPad

下位机设计使用的是20引脚的MSP430G2553 LaunchPad。名为LaunchPad的MSP-EXP430G2低成本试验板是一款适用于TI MSP430G2xx系列产品的完整开发解决方案。其基于USB的集成型仿真器可提供为全系列MSP430G2xx器件开发应用所必需的所有软、硬件。LaunchPad具有集成的DIP目标插座，可支持多达20个引脚，从而使MSP430器件能够简便地插入LaunchPad电路板中。此外，其还可提供板上FLASH仿真工具，以直接连接至PC轻松进行编程、调试和评估。其采用IAR Embedded Workbench集成开发环境(IDE)或Code Composer Studio(CCS)编写、下载和调试应用。MSP430G2553 LaunchPad实物图如图2。3所示：

图2。3 MSP430G2553 LaunchPad 实物图

MSP430G2553是一种16位超低功耗混合信号处理器，工作电压在1。8V~3。6V之间，在电池供电的低功耗应用中具有独特优势；它具有5种节能模式，可在不到1us的时间里超快速地从待机模式唤醒；16位精简指令集(RISC)架构，62。5ns指令周期时间；具有四种校准频率并高达16MHz的内部频率；20引脚的MSP430G2553有两组I/O口，P1和P2；通用串行通信接口(UART、SPI、I2C)等满足系统设计需求。20引脚封装图如图2。4所示：

图2。4 20引脚MSP430G2553封装图

2。3  ADXL345

ADXL345是一种微型的超低功耗三轴加速度传感器。它的差分电容由独立固定板和活动质量连接板组成，能对结构偏转进行测量。加速度使惯性质量偏转、差分电容失衡，从而传感器输出的幅度与加速度成正比。相敏解调用于确定加速度的幅度和极性。

该传感器具有±2 g，±4 g，±8 g或±16 g可变的量程，最高分辨率可达13位，其加速度检测轴如图2。5所示。

图2。5 ADXL345加速度检测轴