基于MSP430的電阻測量系統(tǒng)的設計畢業(yè)論文

1、本科畢業(yè)設計（論文） 基于msp430的電阻測量系統(tǒng)的設計摘 要在儀器儀表應用領域中，電阻測量是一個比較普遍的要求。本系統(tǒng)將介紹采用msp430單片機實現(xiàn)電阻測量系統(tǒng)。本設計基于單片機技術原理，以msp430單片機芯片作為核心，用點陣式液晶顯示芯片lcd1602完成液晶顯示功能，增加了顯示的美觀性與直觀性；有電流源電路、放大器電路、跟隨器電路組成的恒流源作為電源為msp430單片機提供穩(wěn)定的電流；在模擬信號采集和輸出模塊中運用ti公司生產的pga204可編程增益儀表放大器，使產品實現(xiàn)了高精度、微功耗以及微小型封裝的完美組合，對模擬信號進行前置濾波放大，減小無用信號的干擾，提高了穩(wěn)定性。本系統(tǒng)大

2、部分功能通過軟件編程來實現(xiàn)，lcd顯示功能，提供了友好的人機交互界面，能適合各種工作場合。關鍵詞：msp430單片機，1602芯片，pga204芯片，電阻測量，恒流源the design of resistance measurement systembased on msp430abstractthe instruments used in the field of resistance and the measurement is a more popular demand. this system will introduce the msp430 monolithic integrat

3、ed circuits for resistance measurement system.this design revivification theory to msp430 monolithic integrated circuits, with a chip as a core four-three-three formation lcd display chip lcd1602 through liquid crystal display the functions, and visualization and display of current ； a circuit or ci

4、rcuit, an amplifier with the constant flow of electrical power source as for the supply of the current monolithic integrated circuits msp430，the signal collecting and output of a module of the use of programmatic pga204 gain appearance of an amplifier, the product of high precision, a small package

5、tdp and perfect combination of a signal, which filtering, less interference from no signal, and improves stability.the system of functional programming by software to implement and lcd display provides functionality and friendly man-machine interaction and interface to the workplace.key words: msp43

6、0 monolithic integrated circuits，1602 chip，pga204 chip，measurement of resistance，constant current source0目錄前言1第1章 系統(tǒng)的總體設計方案21.1 設計概要21.1.1 系統(tǒng)的設計特點21.1.2 系統(tǒng)的主要組成21.1.3 系統(tǒng)的總體電路框圖2第2章 系統(tǒng)的硬件設計42.1 單片機系統(tǒng)42.1.1 msp430結構概述42.2.2 msp430f14x系列單片機的介紹52.1.2 msp430f14x系列的a/d轉換62.1.3 msp430單片機的最小系統(tǒng)電路72.2 恒流源部分92

7、.2.1 電流源92.2.2 放大器92.2.3 跟隨器112.3 lcd顯示部分112.3.1 1602芯片簡介112.3.2 顯示電路132.4 時鐘電路142.4.1 s-3530a芯片的特性142.5電源電路16第3章 系統(tǒng)軟件設計183.1 初始化程序設計183.1.1 端口初始化183.1.2 a/d初始化193.1.3 定時器a的初始化203.2 a/d采集程序213.3 顯示模塊流程圖223.4 測試程序24結論29謝 辭30參考文獻31附 錄33外文資料翻譯37 前言在科學研究和工程應用中，我們經常會遇到需要進行電阻測量的場合，傳統(tǒng)的方法是伏安法，這種方法需同時測電壓和電流，

8、所以系統(tǒng)誤差較大。眾所周知，在科學技術與社會生產高度發(fā)達的今天，智能測試儀器與儀器儀表系統(tǒng)發(fā)展迅速，被測對象的跨度既廣泛又具有多樣性。計算機技術的迅猛發(fā)展使儀器儀表的發(fā)展上了一個新臺階，傳統(tǒng)的檢測設備被智能化儀器所取代。智能化儀表的兩個主要的發(fā)展方向是大型自動測試系統(tǒng)和便攜式低功耗智能儀表，電阻測量問題也就成為電路設計所需考慮的重要因素之一。在本文中，我將提出一種基于msp430的通用型電阻測量儀表系統(tǒng)的設計方案。本設計是基于單片機的電阻測量，應用恒流源測電阻具有測量電路簡單、快速、準確等特點。與普通的電阻測量方法相比較：該測量儀表的測試電流小并加有多種保護電路，具有很高的安全性能。主要用于軍

9、工、國防、民用爆破等行業(yè)的點火工品的低電阻的測量。 近年來隨著以計算機為軸心的各種各樣信息處理裝置的誕生，為適應這種新形勢，信息家電，網絡終端，廣播-通信等用途的lcd市場也將迅速擴大，而且如今lcd發(fā)展方向不僅在于大屏幕，而且在中小屏幕方面，例如汽車導航系統(tǒng)，攝像機，數(shù)字式照相機，便攜式電視，娛樂/游戲機，攝影機等有著進一步的發(fā)展。由此可見lcd的應用之廣泛，所以在電子產品作為主力軍的21世紀里用單片機控制液晶顯示器的電阻測量具有廣闊的發(fā)展前景。 第1章 系統(tǒng)的總體設計方案1.1 設計概要通常，電阻測量在準確度、分辨率、測量范圍上有很大不同，且三者很難同時達到最優(yōu)。為了克服傳統(tǒng)電阻測量的缺點

10、，本設計提出了一種優(yōu)化方法的電阻測量電路。有恒流源部分為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電流，該部分包括電流源電路、放大器電路和跟隨器電路；lcd顯示電路、數(shù)字時鐘電路和單片機電路。1.1.1 系統(tǒng)的設計特點1. 單片機的電阻測量，應用恒流源提供的穩(wěn)定電流（電流已知）測電阻具有測量電路簡單、快速、準確等特點。2. 通過msp430單片機的a/d轉換通道使模擬量數(shù)字化，測量電阻上的電壓1。3. 有l(wèi)cd液晶顯示部分可直接讀出電阻上的阻值，因此可得電阻值。1.1.2 系統(tǒng)的主要組成本系統(tǒng)主要包括電流源電路、放大器電路、跟隨器電路、單片機電路、lcd液晶顯示電路以及時鐘電路。1.1.3 系統(tǒng)的總體電路框圖該系統(tǒng)的硬件

11、電路由電流源電路、放大器電路、跟隨器電路、單片機電路、顯示電路和時鐘電路組成。圖1-1為系統(tǒng)的原理框圖。由圖1-1可以看出整個系統(tǒng)具有結構簡單等特點。時鐘電路記錄系統(tǒng)時間，顯示電路用來顯示正常測量時的電阻實時值。電源電路是任何一個測量電路所不可缺少的重要環(huán)節(jié)，電源主要為整個電路提供可靠的電源，另外考慮到工作的需要有復位功能，因此也為系統(tǒng)提供了復位信號，可以使系統(tǒng)再遇到故障時進行復位2。msp430f149單片機電源電路時鐘電路電流源放大器跟隨器增益顯示電路控制 a/d地 r圖 1-1 系統(tǒng)原理框圖 第2章 系統(tǒng)的硬件設計2.1 單片機系統(tǒng)2.1.1 msp430結構概述msp430系列單片機是

12、一個特別強的超低功耗性能的單片機品種。它適合應用在各種要求極低功耗的場合，具有一定的技術特點。在這個系列中有多個型號，它們由一些基本功能模塊按不同的應用目標組合而成。其中flash型芯片又可分為幾個分支，如11x，11x1，13x，14x等。它們都具有開發(fā)設備簡便、可現(xiàn)場編程等特點。msp430系列采用存儲器存儲器結構，即用一個公共的空間對全部功能模塊尋址，同時用精簡的指令對全部功能模塊進行操作。msp430的cpu運行正交的精簡指令集，由16位alu(arithmetic and logic unit)、指令控制邏輯和16個寄存器組成。寄存器中有4個具有特殊用途，即程序計數(shù)器ro/pc(re

13、gister o/program counter)、堆棧指針ri/sp(stack pointer)、狀態(tài)寄存器和常數(shù)發(fā)生器r2/sr/cg 1(special register/constant generator 1)：r3/cg2。除了cgi和cg2,所有寄存器都可作為通用寄存器，用所有指令操作。常數(shù)發(fā)生器只用于指令執(zhí)行時提供常數(shù)，但不能存儲數(shù)據(jù)3。對cg1： cg2訪問時的尋址模式可以區(qū)分所獲得的常數(shù)數(shù)值。pc(program counter)：sp和sr配合精簡指令所實現(xiàn)的控制，可以使應用系統(tǒng)的程序設計實現(xiàn)復雜的尋址模式和軟件算法。對程序存儲器進行訪問時，對于程序代碼總是以字形式取得

14、，而對于數(shù)據(jù)可以用字或字節(jié)指令進行訪問。每次訪問均需要16位數(shù)據(jù)總線(mdb；即：memory data bus)和訪問當前存儲器模塊所需的地址總線(mab，即：memory address bus)。存儲模塊由內部模塊允許信號自動選中，這樣可以減少總的電流消耗。對于msp430f系列，程序存儲器是flash的。在程序設計中，可以將數(shù)據(jù)安排在程序存儲器中，它們可以用字或字節(jié)指令方式訪問，因此可以實現(xiàn)查表處理等應用。64 kb空間頂部的16 位(0ffff-offeo)保留用作復位及中斷的向量地址。數(shù)據(jù)存儲器(ram)與程序存儲器相同，經地址總線(mab)和數(shù)據(jù)總線(mdb)與cpu相連。ram

15、內的數(shù)據(jù)可以以字或字節(jié)寬度訪問。由于ram與程序存儲器是經過相同的地址總線和數(shù)據(jù)總線與cpu相連，因此程序代碼可以裝入ram，也可以在ram內運行。這給程序的調試提供了很大的方便。所有指令都有字節(jié)操作或字操作形式。但是，對堆棧和pc的操作是按字寬度進行的，尋址時必須對準偶地址4。2.2.2 msp430f14x系列單片機的介紹該系列單片機主要有msp430f147、msp430f1471、msp430f148、msp430f1481、msp430f149和msp430f1491等幾種型號。該系列單片機主要有以下特點。具有很低的供電電壓。單片機的供電電壓最低可以低到1.8v，單片機的供電電壓范圍

16、是：1.83.6v。超低功耗。這是目前其他單片機沒有的特色。它在休眠的條件下工作的電流只有0.8ua，就是在2.2v、1mhz條件下工作電流只有280ua?？焖俚膯拘褧r間。從休眠方式喚醒只需要6us。快速的指令執(zhí)行時間。它采用的是16位的risc結構，指令執(zhí)行時間只需要150ns,是傳統(tǒng)單片機不能比擬的。片內有12位的a/d轉換器，片內提供參考電壓。a/d轉換器具有采樣保持和自動掃描特點。16位的定時器帶有7個捕獲/比較寄存器。片內提供溫度傳感器。具有靈活的時鐘設置。主要有以下幾種方式：32khz的晶體方式、高頻率晶體方式、諧振器方式和外部時鐘源方式。這樣可以根據(jù)功耗要求和速度要求進行靈活的時

17、鐘設置。16位的定時器帶有3個捕獲/比較寄存器。片內提供模擬信號比較器。串口通信模塊：usart0、usart1。兩個串口都可以通過軟件選擇設置成uart方式或者spi方式，由于該系列單片機提供了兩個串口，因此能為用戶進行多機通信設計提供方便。片內提供較多的存儲器，msp430f147提供的片內flash為32kb，msp430f149提供的片內flash為60kb，同時片內還提供較多的ram以便進行運算處理。提供p1.0p6.0共6個數(shù)據(jù)端口，能為用戶提供更多的處理功能。在提供的外圍數(shù)據(jù)端口中，有兩個端口，能為用戶提供更多的處理功能5。在提供的外圍數(shù)據(jù)端口中，有兩個端口具有中斷功能，這樣能豐

18、富硬件系統(tǒng)的中斷資源，也為實現(xiàn)多任務系統(tǒng)提供方便。代碼保護功能。單片機的安全熔絲能對程序的代碼進行保護，從而可以對知識產權進行保護。具有jtag仿真調試接口，這樣非常便于軟件的調試。為了對msp430f14x系列有比較清楚的認識，在此特意介紹一下該系列單片機的各個管腳。圖2-1為該系列單片機的管腳圖。圖2-1 msp430f149單片機的管腳圖2.1.2 msp430f14x系列的a/d轉換在msp430f1xx系列單片機中，有的型號的單片機（比如msp430f13x和msp430f14x）有adc模塊，在該系列單片機里，adc模塊為12位的adc模塊，叫做adc12。adc12模塊支持快速的

19、12位a/d轉換。adc12模塊應用了12位的sar核、采樣選擇控制、參與產生和16位的轉換控制緩沖區(qū)。轉換控制緩沖區(qū)可以支持多達16個adc采樣轉換存儲。adc12模塊主要有以下特點6。 采樣速度快。 在采樣周期可以編程的情況下，采樣保持的時間可以由軟件或者定時器控制。 轉換開始可以由軟件、定時器a和定時器b實現(xiàn)。 片內參考電壓的產生可以由軟件編程選擇，也可以由軟件選擇內部參考還是外部參考。 每個信道可以單獨選擇正極性或者負極性的參考源。 可以選擇的轉換時鐘源。 具有單通道單次轉換、單通道多次轉換、序列通道單次轉換和序列通道多次轉換4種轉換模式。 adc轉換核和參考電壓能夠單獨關斷以節(jié)省功耗

20、。 具有中斷失量寄存器，這樣可以快速解碼adc的各個不同中斷。 16位的轉換結果存儲寄存器。2.1.3 msp430單片機的最小系統(tǒng)電路單片機電路作為整個系統(tǒng)的核心部分，將處理的結果采用某種方式表示出來，比如顯示或者報警7。圖2-2為單片機電路。圖2-2 msp430f149的接口電路通過圖2-2可以看出，單片機的接口電路非常簡單，分別采用單片機的一般i/o口實現(xiàn)與其他電路的接口，在單片機的時鐘設計上與其他單片機有一定區(qū)別，msp430f149單片機采用兩個時鐘輸入，一個32khz的時鐘信號，一個8mhz的時鐘信號。該系統(tǒng)的時鐘部分都是采用晶體振蕩器實現(xiàn)的?？紤]到電源的輸入紋波對單片機的影響，

21、在電源的管腳增加了一個0.1uf的電容來實現(xiàn)，以減少輸入端受到的干擾8。另外單片機還有模擬電源的輸入端，因此在這里需要考慮干擾問題。在該系統(tǒng)中的干擾比較小，因此模擬地和數(shù)字地共地，模擬電源輸入端增加一個濾波電容以減少干擾。2.2 恒流源部分本系統(tǒng)由恒流源提供穩(wěn)定的電流，而恒流源有電流源電路、放大器電路和跟隨器電路組成。2.2.1 電流源電流源電路采用美國的burr-brown公司的ref200來實現(xiàn)。該芯片內含有兩個100ma的恒流源和一個鏡像電流源。該芯片的精度非常高，提供的電流精度為（100±0.5)ma，并且低溫度系數(shù)為±25ppm/0c。該芯片的使用非常簡單，只要在

22、7管腳或8管腳加上2.5v40v之間的任何一個電壓，就可以在1管腳或2管腳上分別輸出100ma電流9。如圖2-3具體的電路圖。圖2-3 電流源電路由圖2-3可以看出，該電路非常簡單。由于該芯片能提供兩個100ma的電流和一個鏡像電流，因此適當修改電路還可以實現(xiàn)200ma電流的輸出。在本系統(tǒng)中，只使用了一個100ma的電流源。2.2.2 放大器在本系統(tǒng)中，由于電流源提供的電流為100ma，因此需要進行放大處理。考慮通過單片機控制放大器的增益，因此使用數(shù)字放大器。本系統(tǒng)中的數(shù)字放大器采用的是ti公司的pga204芯片。pga204芯片1、10、100和1000的可選增益，其輸入偏置電壓最大為50m

23、v，輸入偏置電流最大為2na，具有很高的共模抑制比（115db，g=1000時），適合作為測試儀精密的電壓放大電路。如圖2-4示為具體的放大電路。圖2-4 放大電路圖由2-4可以看出，電流源提供在電阻r501上的壓降為2mv，經過pga204適當放大后在v0管腳輸出放大后的電壓。在設計電路時，需要將反饋管腳fb與輸出管腳v0連接在一起。pga204芯片的a0管腳和a1管腳控制pga204的增益。該兩個管腳與單片機的一般i/o管腳進行連接，通過單片機來選擇pga204的增益10。表2-1為a0、a1管腳上輸入電平與增益的關系。 表2-1 pga204的增益選擇a1的邏輯電平a0的邏輯電平增益00

24、1011010100111000由表2-1可以看出，通過在a0管腳和a1管腳上輸入相應的高電平或者低電平就可以獲得相應的增益，使用起來非常方便。2.2.3 跟隨器為了獲得穩(wěn)定的恒流源，在放大器電路后增加跟隨器電路。恒流源跟隨器電路選用ti公司生產的具有極低偏置電流(1pa)的精密運算放大器opa602來實現(xiàn)11。如圖2-5所示為具體的跟隨器電路圖。圖2-5 跟隨器電路圖 在圖2-5中ref和fb分別是放大電路的參考輸入和輸出。由電流源電路、放大器電路和跟隨器電路組成了本系統(tǒng)的恒流源電路6。本恒流源電路提供gma（g為放大電路的增益）的恒定電流12。當g為1時，本系統(tǒng)測量的最大電阻為3k（選用模

25、擬avcc為3v）。本系統(tǒng)的單片機電路很簡單，只需要將待測電阻的一端與單片機的1路a/d轉換通道進行連接，通過2個一般i/o管腳（p1.0和p1.1）與pga204的a0和a1進行連接。2.3 lcd顯示部分2.3.1 1602芯片簡介1602芯片：各個引腳的定義如表2-2所示。表2-2 lcd的引腳定義引腳號引腳名電平輸入輸出作用1vss電源地2vcc電源（+5v）3vee對比調整電壓4rs0/1輸入0=輸入指令1=輸入數(shù)據(jù)5r/w0/1輸入0=向lcd寫入指令或數(shù)據(jù)1=從lcd讀取信息6e1,10輸入使能信號，1 時讀取信息，10（下降沿）執(zhí)行指令7db00/1輸入輸出數(shù)據(jù)總線line0（

26、最低位）8db10/1輸入輸出數(shù)據(jù)總線line09db20/1輸入輸出數(shù)據(jù)總線line110db30/1輸入輸出數(shù)據(jù)總線line211db40/1輸入輸出數(shù)據(jù)總線line312db50/1輸入輸出數(shù)據(jù)總線line413db60/1輸入輸出數(shù)據(jù)總線line514db70/1輸入輸出數(shù)據(jù)總線line6(最高位)15a+vcclcd背光電源正極16k接地lcd背光電源負極1602芯片主要用于顯示時間和定時時間。由點陣字符液晶顯示器件和專用的行、列驅動器、控制及必要的鏈接件、結構件組裝而成，可以顯示數(shù)字和西文字符，但不能顯示圖形，已經可以滿足本次設計的需要。1602型lcd顯示模塊具有體積小，功耗低，

27、顯示內容豐富等特點。1602型lcd可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線d0d7和rs，r/w，en三個控制端口，工作電壓為5v，msp430f149有豐富的端口，共48個i/0數(shù)據(jù)口，本設計單片機通過p2和p5的部分口與顯示器進行連接，其中p2.0p2.7與顯示器db0db7連接，做數(shù)據(jù)i/o口。p5.0，p5.1，p5.2連接顯示器的e, r/w, rs來控制1602并且具有字符對比度調節(jié)和背光功能。筆段式lcd顯示器：類似于led數(shù)碼管顯示器。每個顯示器的段電極包括a, b, c, d, e, f, g七個筆劃（段）和一個背電極bp（或com）?？梢燥@示數(shù)字和簡單的字符。點陣式lcd顯

28、示器：段電極與背電極呈正交帶狀分布，液晶位于正交的帶狀電極間。點陣式lcd的控制一般采用行掃描方式。2.3.2 顯示電路單片機應用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二級管led液晶顯示器和液晶lcd顯示。液晶顯示器簡稱是利用液晶經過處理后能夠改變光線傳輸方向的特性，達到顯示字符或者圖形的目的。其特點是體積小、重量輕、功耗極低、顯示內容豐富等特點，在單片機應用系統(tǒng)中有著日益廣泛的應用。本設計采用lcd1602作為顯示器lcd顯示電路用于本系統(tǒng)的顯示實現(xiàn)，由于msp430fw14x單片機本身帶有l(wèi)cd控制器，因此lcd實現(xiàn)非常簡單，只需要lcd模塊就可以實現(xiàn)。lcd1602共有16個引腳，vss為接地電

29、源，vcc、vee接+5v電源，rs為寄存器選擇，高電平時，選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時，選擇指令寄存器。r/w為讀寫信號線，高電平時，進行讀操作，低電平時，進行寫操作。當rs和rw共同為低電平時，可以寫入指令或者顯示地址，當rs為低電平、rw為高電平時，可以讀忙信號，當rs為高電平、rw為低電平，可以寫入數(shù)據(jù)。e為使能端，a和k用于帶背光模塊，不帶背光的模塊，這兩個管腳懸空不接。db0db7為8位雙向數(shù)據(jù)線12。如圖2-6所示為lcd電路圖。 圖2-6 lcd液晶顯示電路2.4 時鐘電路s-3530a是一種支持i2c總線的cmos實時時鐘芯片，它按照cpu傳送來的數(shù)據(jù)設置時鐘和日歷。該芯片通過兩

30、線式與cpu連接，并有兩個中斷/報警系統(tǒng)，這樣可減少cpu的軟件工作。當振蕩電路工作于恒定電壓時，該芯片功耗很小。芯片封裝形式有8腳dip與8腳ssop等封裝形式。時鐘電路主要由s-3530a芯片來實現(xiàn)。2.4.1 s-3530a芯片的特性s-3530a主要具有以下特性:· 低功耗：典型值0.7a。· 寬工作電壓：1.7v5.5v。· 年、月、日、星期、時、分、秒的bcd碼輸入輸出。· i2c總線接口。· 自動日歷到2009(包括閏年自動換算功能）。· 內置電源電壓檢測電路。· 內置穩(wěn)壓電路。· 內置上電/掉電檢測

31、電路。· 內置報警中斷（雙系統(tǒng)）。· 可設固定中斷頻率/事件。· 內置32khz石英晶體振蕩電路（內部cd外部cg）。· 8個管腳dip和8個管腳ssop的封裝13。為了便于進行硬件電路的設計，下面給出芯片的管腳圖，如圖2-7所示。圖2-7 s-3530a管腳圖 由圖2-7所示可以看出，該芯片只有8個管腳，這樣使用起來方便，只需要簡單的外圍電路即可，下面對具體的管腳進行介紹。l int1 ：報警中斷1輸出腳，根據(jù)中斷寄存器與狀態(tài)寄存器來設置其工作的模式。l xin:晶體連接腳（32768hz).l xout:晶體輸出管腳。l gnd:電源接地。l int

32、2:報警中斷2輸出腳，根據(jù)中斷寄存器與狀態(tài)寄存器來設置其工作模式，當定時到達時，輸出低電平或時鐘信號。它可通過重寫狀態(tài)寄存器來禁止。l scl:串行時鐘輸出腳，由于在scl上升/下降沿處理信號，要特別注意scl信號的上升/下降的升降時間，應嚴格遵守說明書。l sda:串行數(shù)據(jù)輸入/輸出腳，此管腳通常用1個電阻上拉至vcc，并與其它漏極開路或集電器開路輸出的器件通過“線或”方式連接。vcc:電源管腳。2.4.2 時鐘電路時鐘電路主要由s-3530a芯片來實現(xiàn)。s-3530a通過i2c與單片機進行接口14。如圖2-8所示為具體的時鐘電路圖。圖2-8 時鐘電路由圖2-8可以看出該電路的設計很簡單。由

33、32khz晶體、20pf電容和10pf電容構成時鐘電路的振蕩部分，這里電容的值必須嚴格一致才能保證時間的精度。因此xin管腳必須接20pf的電容來代替，晶體振蕩器采用32768hz的晶體。2.5電源電路該硬件系統(tǒng)的電源部分采用ti公司的tps76033芯片實現(xiàn)，該芯片是一個降壓芯片，由于整個系統(tǒng)采用3.3v供電，考慮到硬件系統(tǒng)對電源要求具有穩(wěn)壓功能和紋波小等特點，另外也考慮到硬件系統(tǒng)的低功耗等特點，因此該芯片能很好滿足該硬件系統(tǒng)的要求。電源電路具體如圖2-9所示。為了使使輸出電源的波紋小，在輸出部分用了一個2.2uf和0.1uf的電容，另外在芯片的輸入端放置一個0.1uf的濾波電容，減小輸入端

34、受到的干擾。在使用時應該盡可能地選擇最低的電源電壓。對于msp430而言，可用的最低電壓是很低的，最低可達1.8v。我們使用ti公司推薦使用的3v。通常的電源只提供5v電壓，因此，需要將5v電壓由一個3v的穩(wěn)壓管降壓后給cpu供電，也可以直接鋰電池供電。3v不是標準的ttl電平，因此，在使用時需要用接口電路使cpu的非ttl標準電平能與ttl標準電平的器件連接。這些接口電路應該也是低功耗的，否則會造成一方面使用低電壓降低了功耗，另一個方面使用額外的接口電路又增加了系統(tǒng)的功耗?；蛘咧苯邮褂弥С?v電壓的外圍芯片。圖2-9 電源電路16洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文）第3章 系統(tǒng)軟件設計3.1 初始化

35、程序設計初始化程序主要初始化端口，并設置a/d轉換相應的寄存器。下面為具體的程序。3.1.1 端口初始化 void init_port(void) /將p1、p2、p3、p4、p5、p6口的管腳設置為一般i/o端口 p2sel=0; p2sel=0; p3sel=0; p4sel=0； p5sel=0； p6sel=0； /設置管腳為輸入管腳 p1dir=0; p2dir=0; p3dir=0; p4dir=0; p5dir=0;p6dir=0;/設置p1.0、p1.1和p1.3為輸出管腳p1dir |=bit0;p1dir |=bit1;p1dir |=bit3;/將中斷寄存器清零p1ie=

36、0; p1ies=0;p1ifg=0;/管腳start使能中斷p1ie |=bit2;/對應的管腳由高到底電平跳變，并使相應的標志置位p1ies=bit2; return; 上面的程序是對所有的端口都進行初始化，并設置p1.0和p1.1為輸出管腳，用來與pga204的a0管腳和a1管腳進行連接，實現(xiàn)增益的選擇。p1.3用來控制lcd的顯示，p1.2用來進行按鍵的處理，如果按下按鍵，則開始測量處理。3.1.2 a/d初始化a/d初始化程序主要設置a/d的相應參數(shù)。a/d轉換有單通道單次轉換、序列通道單次轉換、序列通道多次轉換等幾種方式12。本系統(tǒng)采用的是單通道單次轉換方式。下面為具體的a/d初始

37、化程序。 void init_adc(void) /設置p6.0為模擬輸入通道 p6sel=0x01; /設置enc為0，從而修改adc12寄存器的值 adc12ctl0 &= (enc)； /轉化的起始地址為：a/dcmem0 adc12ctl1 |=cstarta dd_0; /設置參考電壓分別為avss和avcc，輸入通道為a0 adc12mctl0 = inch_0; adc12ctl0 |=adc12on; adc12ctl0 |=msc; /轉換模式為：單通道、單次轉換 adc12ctl1 |=conseo_0; /時鐘源為smclk adc12ctl1 |adc12sse

38、l_1; /時鐘分頻為1 adc12ctl1 |adc12div_0; /采樣脈沖由所采用的定時器產生 adc12ctl1 |= (shp); /使能adc轉換 adc12ctl0 |=enc; return; 3.1.3 定時器a的初始化在本系統(tǒng)中，采用定時器a來控制a/d轉換的控制，因此需要對定時器a進行初始化設置，下面為具體的程序。void init_timera(void) tactl = tassel1 + taclr; /選擇smclk，清除tar tactl += id1; /1/8 smclk tactl += id0; /ccr0 中斷允許 cctl0 = ccie; /時間

39、間隔為250hz ccr0 = 4000; /增計數(shù)模式 tactl |= mc0; return; 3.2 a/d采集程序 a/d采集程序由定時器a來控制，即通過定時器a來確定a/d轉換的頻率。通過前面介紹的關于定時器a的初始化程序可知：定時器工作模式為增計數(shù)模式，當條件滿足時，就會產生相應的中斷，在中斷程序里就可以讀出a/d轉換的數(shù)據(jù)。下面為定時器a的中斷服務程序。 #if_ver_<200 interrupt timera0_vector void timera_isr(void) #else #pragma vector=timera0_vector _interrupt voi

40、d timera_isr(void) #endif int i; if(nstart =1) /關閉轉換 adc12ctl0 &= enc; /讀出轉換結果 adc_bufnadc_count=adc12mem0; nadc_count +=1; if(nadc_count=32) /設置標志 nadc_flag=1; nadc_count=0; /將數(shù)據(jù)倒向數(shù)據(jù)緩沖區(qū) for(i=0;i<32;i+) adc_buf_tempi=adc_bufi; /開啟轉換adc12ctl0 |=enc+adc12sc; 在上面的程序中，首先檢測“nstart”是否為“1”，如果為“1”則開

41、始測量，在進行測量時，首先停止a/d轉換，然后讀出轉化結果，最后再開啟a/d轉換。在上面的程序中，通過全局變量和全局緩沖區(qū)與其他程序進行數(shù)據(jù)交互。 3.3 顯示模塊流程圖單片機應用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡稱led（light emitting diode）；液晶顯示器lcd（liquid crystal display）；近幾年也有配置crt顯示器的。液晶顯示器簡稱是利用液晶經過處理后能夠改變光線傳輸方向的特性，達到顯示字符或者圖形的目的液晶顯示器顯示功能強大，可現(xiàn)實各種字體的數(shù)字、圖象，還可以自定義顯示內容，增加了顯示的美觀性與直觀性。最重要的是提供了友好的人機界面。其特

42、點是體積小、重量輕、功耗極低、顯示內容豐富等特點，在單片機應用系統(tǒng)中有著日益廣泛的應用。顯示模塊流程如圖3-1所示：初始化清屏取字節(jié)地址檢測忙閑取字符送顯示yn開始取下一個字符圖3-1 顯示模塊流程圖223.4 測試程序在本系統(tǒng)中，a/d采集的參考電源選擇的是avcc，其電壓為3v,由于a/d采樣是12位，因此每1位對應的電壓為0.73mv。由于pga204的增益是以10倍為基礎的，因此在測量的時候，首先將增益設置為1，當測量得到的值小于407（對應的電壓為0.3v）時，增大增益，繼續(xù)測量，直到在增益合適的情況下得到測試結果。如圖3-2所示為測試程序的流程示意圖。開始 測量開始no yes 得

43、到測量結果 增益合適no yeslcd顯示，結束 下一次 圖3-2 測試程序流程圖23根據(jù)圖3-2所示的流程圖，下面給出具體的測試程序。 int nstart; int nadc_count; int nadc_flag; int adc_buf_temp32; int adc_buf32; void main(void) int i; int pbuf32; int sum; int ntemp; float fval; /關閉看門狗 wdtctl = wdtpw + wdthold; /關閉中斷 _dint(); /變量初始化 nadc_count=0; nadc_flag=0; nsta

44、rt=0; fval=0; /時鐘初始化 init_clk(); /端口初始化 init_port(); /定時器a初始化 init_timera(); /循環(huán)處理 for(;) /采集完成 if(nadc_flag=1) /清除標志 nadc_flag=0; /取出數(shù)據(jù) for(i=0;i<32;i+) pbufi=adc_buf_tempi; /取平均值，sum為測量的值 sum=0; for(i=o;i<32;i+) sum +=pbufi; sum>>=5; /判斷增益是否合適，407對應0.3v if(sum<407) ntemp=getgain();

45、ntemp*=10; setgain(ntemp); else /測量結束 nstart=0; sum*=3; fval=(float)(sum)/4096; fval*=1000; ntemp=getgain(); /電阻值 fval/=ntemp; /lcd顯示 p1out |=bit3; 在上面的程序中，使用了“setgain”和“getgain”函數(shù)，其程序分別如下。 void setgain(unsigned int nvalue) /增益為1if(nvalue = 1) p1out = 0x00; /增益為10if(nvalue = 10) p1out = 0x00; p1out

46、|= bit0; /增益為100 if(nvalue =100) p1out =0x00; p1out |= bit1; /增益為1000 if(nvalue 1000) p1out = 0x00; p1out |= bit0; p1out |= bit1; gain = nvalue; int getgain(void) return gain; 在上面的兩個函數(shù)中，“gain”為全局變量。在“setgain()”函數(shù)中，主要給pga204的a0和a1管腳上輸出相應的高電平或者低電平，從而獲得相應的增益。28結論 本文正是基于高精度電阻測量這種設計方向，以單片機為控制核心，設計制作一個符合指

47、標要求的電阻測量系統(tǒng)。在很多實際應用中，只要對電阻測量系統(tǒng)的程序和硬件電路加以一定的修改，便可以得到很實用的電阻測量系統(tǒng)，從而應用到實際工作與生產中去。本設計的基于單片機的電阻測量系統(tǒng)充分利用了單片機的軟、硬件資源，本著簡單實用的設計原則，不僅努力做到結構簡單使之易于成本控制，而且在人機交互方面也力求界面更加友好。在此文所敘的設計思想下制成的電阻測量系統(tǒng)盡管由于專業(yè)知識和環(huán)境設備等條件限制等因素沒有100%達到本次設計的要求，但在通過努力修改后已實現(xiàn)了一些基本功能，且具備一定的可靠性和實用性。在用protel畫硬件電路時，要求合理布局，使電路圖看起來簡明美觀。本次使用單片機設計其實是一個軟硬件

48、結合的設計。但設計的思想是能用軟件實現(xiàn)的功能盡量用軟件實現(xiàn)，則便于修改，也利于以后擴展功能。本科畢業(yè)設計論文謝 辭 參考文獻1秦龍.msp430單片機應用開發(fā)典型實例m北京：中國電力出版社，2005：76-782秦龍msp430常用模塊與綜合系統(tǒng)實例講解m北京：電子工業(yè)出版，2008：102-1033楊素行模擬電子技術基礎簡明教程（第二版）m北京：高等教育出版社，1997：111-1124余孟嘗數(shù)字電子技術基礎簡明教程m北京：高等教育出版社，2006：87-885白雪冰，宋文龍電阻測量方法的研究自動化儀表，2006：66-686顧曉鳴，陜華平，肖登明智能數(shù)字式絕緣電阻測量儀的研制電工技術，20

49、06：65-697楊明濤，侯文，楊士義一種電阻測量電路的優(yōu)化設計電子測量技術，2009：90-92 8胡漢才.單片機原理及其接口技術m.北京:清華大學出版社，1996：45-479沙占友，王彥朋，孟志永單片機外圍電路設計m北京：電子工業(yè)出版社，2003：78-7910魏小龍msp430系列單片機接口技術及系統(tǒng)設計實例m北京：北京航空航天大學出版社，2002：80-9111胡大可msp430系列單片機c語言程序設計與開發(fā)m北京：北京航空航天大學出版社，2003：76-7812沙占友，王彥朋，孟志永單片機外圍電路設計m北京：電子工業(yè)出版社，2003：56-5813清源計算機工作室.protel99se原理圖與pcb及仿真m.北京：機械工業(yè)出版社，2004：98-10014黎小桃，劉祖明，周福鵬.protel99se入門與提高m.北京：電子工業(yè)出版社，2009：105-10715gb9078-1996, 工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準2008：111-11616clark d w. the memory system of a high performance personal computer. xerox palo alto research center, tech rep：csl-81-1， 1981：89-9117mc88100 r