1 理论分析

A/D转换器是连接模拟信号与数字信号的桥梁，现有单片机芯片通常都内置有ADC模块，A/D采样值通常以字节的形式存储在片内存储器中。对RAM或Flash中的A/D采样数据绘图，调试过程中先在存储结束处设置断点，然后把存储的数据以记事本形式导出到PC，设计MATLAB软件将记事本中的十六进制数据转换为十进制处理，最后绘图。将绘制图形和示波器测试模拟源图形进行比较，检验绘制的图形能否准确地复现原始信号。

2 系统硬件设计

系统结构框图如图1所示。整个系统以MSP430单片机为核心进行设计，该方法对其他16位单片机具有通用性。系统由片内A/D转换器进行采样并存储到RAM区，然后设置调试断点，借助IAR调试平台将数据以字节形式存储至PC，经过MATLAB转换成十进制数据，绘图分析，并与示波器测量的模拟信号源的波形进行比较。

图1 系统结构框图

本系统采用TI公司的单片机MSP430F5438作为本系统的核心，其特点如下：

◆精简指令集CPU内核。

◆12位的片上SAR ADC，可编程转换速率最高为200 kbps。

◆16 KB内部数据RAM和256 KB Flash存储器。

◆3个带比较捕获功能的16位计数器、SPI及4个通用串行通信接口。

◆功耗低，活动模式下达165μA@8 MHz，多种节电休眠和停机方式。

3 系统软件设计

3.1 A/D采样存储程序

本系统选用A/D模块设置查询工作方式，采样率配置为4 ksps，转换分辨率为12位，内部参考电压为2.5 V。由于工业现场环境恶劣，采集到的信号没经过处理往往不能直接用，因此对采集到的A/D值进行均值滤波处理，防止采样值抖动。采样值每16个值作均值处理，存储至RAM区起始地址为3000H的区域。存储157个数，数据存储完毕后转入其他数字信号处理流程。A/D采样存储程序流程如图2所示。

图2 A/D采样存储程序流程

通过IAR调试平台运行程序，设置断点，将存储到RAM的数据以记事本文件存入PC，数据格式如图3所示。数据以字格式存储，即两个字节为一个A/D转换值，低字节在前，高字节在后。