基于MSP430F247的微小直流电阻测试仪的设计

1题目基于MSP430F247的微小直流电阻测试仪的设计摘要本微小直流电阻测试仪以MSP430F247为主控制器，以实现100毫欧到40欧电阻的精确测量为设计目的。先测量被测电阻和标准电阻的电压值，然后通过2路PGA放大，再通过2路12位ADC转换电路，将模拟量转换为数字量送入单片机，在相应的时钟脉冲下，换算出对应的电阻值，并通过液晶显示器显示。本设计从电阻的精确测量着手，包含4档恒流源的实现、恒压源的实现、液晶屏的显示、采样放大转换，此外还涉及指示灯指示系统。设计的硬件电路包括电源模块、电流模块、电压放大模块、CPU模块、液晶屏显示模块、键盘检测输入模块、AD转换模块、电流选择指示模块。设计的软件模块包括初始化函数、键盘函数、液晶屏显示函数、电阻选择函数、电压放大函数、采样转换函数、电流指示灯函数。关键词电阻测试放大采样数据转换液晶显示ABSTRACTTHISSMALLDIRECTCURRENTELECTRICRESISTANCETESTINSTRUMENTTAKESTHEMSP430F247ASMAINCONTROLLER,WITHCARRYOUT100MTOGOTO40RESISTANCEOFACCURATEMEASUREFORDESIGNINGASAPURPOSETHEELECTRICVOLTAGEWHICHMEASURESTOBEMEASUREDRESISTANCEANDSTANDARDRESISTANCEFIRSTISWORTH,THENENLARGESTHROUGH2ROADPGAS,PASS12ADCOF2ROADSACONVERSIONELECTRICCIRCUITAGAIN,WILLIMITATEAQUANTITYCONVERSIONTOSENDINTOAMCUFORTHENUMERICALQUANTITY,UNDERTHECLOCKPULSETHATCORRESPONDCONVERTRIGHTNESSINRESPONSETOOFRESISTANCEVALUE,ANDPASSALIQUIDCRYSTALDISPLAYMANIFESTATIONTHISDESIGNBEGINSFROMTHEACCURATEDIAGRAPHOFELECTRICRESISTANCE,INCLUDETHEMANIFESTATIONOFTHEREALIZATION,LCDSCREENOFREALIZATION,CONSTANTPRESSURESOURCETHAT4FILEHENGSFLOWASOURCEANDSAMPLETOENLARGEACONVERSIONANDINADDITIONSTILLINVOLVEINDICATORDESIGNATIONSYSTEMTHEHARDWAREELECTRICCIRCUITOFDESIGNINCLUDESAPOWERSUPPLYMOLDPIECE,ELECTRICCURRENTMOLDPIECE,ELECTRICVOLTAGETOENLARGEAMOLDPIECE,CPUMOLDPIECE,LCDSCREENTOSHOWMOLDPIECE,KEYBOARDEXAMINATIONANIMPORTATIONMOLDPIECE,ADCONVERSIONMOLDPIECE,ELECTRICCURRENTCHOICEDESIGNATIONMOLDPIECETHESOFTWAREMOLDPIECEOFDESIGNINCLUDESABEGINNINGTOSTARTTOTURNFUNCTION,KEYBOARDFUNCTION,LCDSCREENMANIFESTATIONFUNCTION,ELECTRICRESISTANCECHOICEFUNCTION,ELECTRICVOLTAGETOENLARGEFUNCTIONANDSAMPLECONVERSIONFUNCTION,ELECTRICCURRENTINDICATORFUNCTIONKEYWORDTHERESISTANCETESTENLARGESTHECONVERSIONLCDOFTHESAMPLEDATATOSHOW2目录1前言32方案论证与比较421处理器的比较和选择22被测电阻电压测量计算方案比较与选择方案论证23采样转换器件选择3系统设计31总体设计532单元电路设计5321电源模块5322电流模块7323电压放大模块7324液晶屏显示模块8325键盘检测输入模块94软件设计95系统功能测试1051功能实现情况1052调试106设计总结11参考文献12附录12附1元器件明细表12附2电路图图纸12附3子程序流程图13附4程序清单1631前言随着电子产业的迅猛发展，科学技术的日益进步，对电子仪器的要求也越来越高，可以说，每一个电子仪器中都含有电阻，电阻测试仪将是一个不可缺少的测试仪器，随着电路的集成化，微小电阻测试仪的应用也日益广泛。现代电阻测试仪可根据不同的产品要求设计为不同的规格，测量的电阻范围和精度也有所不同，不同的电阻测试仪可应用在不同的场合。现在普遍使用的电阻测试仪是万用表，测量不同的电阻值可以选择不同的档次，但这类电阻测试仪不能应用在对仪器设备精度要求高的场合，尤其是测量微小电阻值。另外，温度的变化也会影响电阻的阻值，当测量时间过长，电源供电太久都有可能造成所测的电阻值随着温度的增加而偏高，这些情况在实际应用中都有可能造成很大的偏差，从而影响实验结果。此次设计从电阻的精确测量着手，包含4档恒流源的实现、恒压源的实现、液晶屏的显示、采样放大转换，此外还涉及指示灯指示系统。4档恒流源可产生4种恒定电流，针对不同范围的电阻进行选择，分别测量标准电阻和被测电阻上的电压，对两种电压进行放大采样转换，进而得出被测电阻的大小。恒压源为各模块提供稳定的电压。液晶屏显示模块为电阻的测试操作提供提示、显示测试结果。指示灯指示系统显示出当前测试所使用的电流大小。设计的硬件电路包括电源模块、电流模块、电压放大模块、CPU模块、液晶屏显示模块、键盘检测输入模块、电阻阵列选择模块、转换模块、电流选择指示模块。设计的软件模块包括初始化函数、键盘函数、液晶屏显示函数、电阻选择函数、电压放大函数、采样转换函数、电流指示灯函数。各硬件电路和函数所实现的功能将在以下各小节和附录里面介绍。42008年9月18日2方案论证与比较21处理器的比较和选择在CPU的选择中，我们的选择有两种由菲利普公司出品P89LPC935微控制器和由TI公司出品的MSP430F247。P89LPC935是一款单片封装的微控制器，适合于许多要求高集成度、低成本的场合。可以满足多方面的性能要求。P89LPC935采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期。6倍于标准80C51器件。P89LPC935集成了许多系统级的功能，这样可大大减少原件的数目和电路板面积并降低系统的成本。选择二而由美国德州仪器公司（TI）推出的MSP430系列超低功耗16位混合信号处理器（MIXEDSIGNALPROCESSOR），集多种领先技术于一体，以16位RISC处理器、超低功耗、高性能模拟技术及丰富的片内外设、JTAG仿真调试定义了新一代单片机的概念1、超低功耗（18V36V供电电压范围，200A1MHZ/22V的活动模式，07A备用模式，01A保持RAM数据，6S从备用模式唤醒）；2、强大的CPU内核（16BITRISC结构，125NS指令周期8MHZ）；3、灵活多样的外围模块（12BITA/D84通道,转换0FORJ0J0I/TIMEFORFLAGTOSETWHILEIFG1/OSCFAULTFLAGSTILLSETBCSCTL2|SELM_2SELS/MCLK和SMCLKCAOZUOYEMIAN0/操作页面标志赋初值CHUCIJINRUYEMIAN1/初次进入页面标志赋初值CAOZUONEIRONGXUANZEBIANLIANG0/操作内容选择变量赋初值CAOZUOGONGNENGBIAOZHI7/操作功能标志赋初值ZHIDONGCESHIBIAOZHI0/自动测试标志0DIANLIUXUANZEBIANLIANG0/电流选择变量赋初值DIANLIUXUANZEBIAOZHI0/电流选择标志赋初值XUANZETIAOZHENGBIAOZHI1/选择调整标志赋初值NIANYUERISHIFENMIAOXUANZEBIANLIANG0/年月日时分秒选择变量DAYINSHUJUXUANZEBIAOZHI0/打印数据选择标志赋初值17QUEDINGHAOMABIAOZHI1/确定号码选择标志赋初值DAYANXUANZEXUNHUAN0/打印选择循环用于打印选择测试数据函数IO_INITUSCI_B0_SPI_INITUSCI_B1_IIC_INITUSCI_A0_UART_INITYEJING_INIT/液晶初始化ADC12_INIT/ADC12初始化TIME_A0_INITVOIDYEJING_INITUCHARCMDP2DIR0XFFP2OUT0X00CMD0X30/功能设置8位数据，基本指令WRITECOMCMD/写指令CMD0X0D/显示状态ON，游标OFF，反白ONWRITECOMCMD/写指令CMD0X01/清除显示WRITECOMCMD/写指令CMD0X02/地址归位WRITECOMCMD/写指令CMD0X80/设置DDRAM地址WRITECOMCMD/写指令MSEC1/延时/键盘函数/VOIDJIANPAN/键盘函数ANJIANBIANLIANG0X00/清按键标志，实现一次按键执行一次动作IFP5IN/判断按键是否松开ANJIANBIANLIANG|0X01ELSEANJIANBIANLIANGIFP5INANJIANBIANLIANG|0X0218ELSEANJIANBIANLIANGIFP5INANJIANBIANLIANG|0X04ELSEANJIANBIANLIANGIFP5INANJIANBIANLIANG|0X08ELSEANJIANBIANLIANG/操作内容选择函数/VOIDCHAOZUONEIRONGXUANZE/操作内容选择函数IFCAOZUOYEMIAN0/如果操作页面标志为0则进入初始页IFCHUCIJINRUYEMIANWRITECOM0X01/清除液晶屏CHAR_SET_XY1,0,“江苏科技大学“CHAR_SET_XY0,1,“08年电子设计竞赛“CHAR_SET_XY8,0,“作品电阻测试仪“CHAR_SET_XY9,1,“请按确认键“CHUCIJINRUYEMIAN0IFANJIANBIANLIANG/确认键按下操作页面标志置1CHUCIJINRUYEMIAN1/将初次进入页面标志置，以便下个页面使ANJIANBIANLIANGIFCAOZUOYEMIAN1/如果操作页面标志为1则进入操作页面IFCHUCIJINRUYEMIAN/如果初次进入页面，则发送显示字符进入液晶屏WRITECOM0X01/清除液晶屏19CHAR_SET_XY1,0,“操作内容选择“CHAR_SET_XY10,1,“开始测试“CHAR_SET_XY10,0,“自动设置“CHAR_SET_XY2,1,“手动设置“/CHAR_SET_XY1,2,“内存“/CHAR_SET_XY6,2,“时钟调整“/CHAR_SET_XY11,2,“打印数据“CHUCIJINRUYEMIAN0/将初次进入页面标志置为0IFANJIANBIANLIANGELSECAOZUONEIRONGXUANZEBIANLIANGANJIANBIANLIANGIFANJIANBIANLIANGELSECAOZUONEIRONGXUANZEBIANLIANGANJIANBIANLIANGIFANJIANBIANLIANG/将操作内容选择变量赋值给操作功能标志，以便进入子页面CAOZUOYEMIAN2/将操作页面标志写入2，下次循环不进入该页面CHUCIJINRUYEMIAN1/将初次进入页面标志置，以便下个页面使用ANJIANBIANLIANGIFANJIANBIANLIANGCAOZUONEIRONGXUANZEBIANLIANG0/操作内容选择变量置0CHUCIJINRUYEMIAN1/将初次进入页面标志置，以便下个页面使用ANJIANBIANLIANGSWITCHCAOZUONEIRONGXUANZEBIANLIANG/在操作内容选择变量对应的地方闪烁CASE0CHAR_SET_XY10,1,“开始测试“BREAK20CASE1CHAR_SET_XY10,0,“自动设置“BREAKCASE2CHAR_SET_XY2,1,“手动设置“BREAK/CASE3CHAR_SET_XY1,2,“内存显示“BREAK/CASE4CHAR_SET_XY6,2,“时钟调整“BREAK/CASE5CHAR_SET_XY11,2,“打印数据“BREAKDEFAULTBREAKIFCAOZUOGONGNENGBIAOZHI1CAOZUONEIRONGXUANZEBIANLIANG0/操作内容选择变量置0CAOZUOGONGNENGBIAOZHI7/清操作功能标志CAOZUOYEMIAN1/操作页面标志1ZHIDONGCESHIBIAOZHI1/自动测试标志1/手动设置函数/VOIDSHOUDONGSHEZHI/手动设置函数IFCAOZUOGONGNENGBIAOZHI2ZHIDONGCESHIBIAOZHI0/自动测试标志0IFCHUCIJINRUYEMIAN/如果初次进入页面，则发送显示字符进入WRITECOM0X01/清除液晶屏CHAR_SET_XY1,0,“手动电流选择“CHAR_SET_XY1,1,“5A“CHAR_SET_XY5,1,“1A“CHAR_SET_XY8,0,“100MA“CHAR_SET_XY12,0,“10MA“CHUCIJINRUYEMIAN0/将初次进入页面标志置为0，以便下次不重复发送字符过来IFANJIANBIANLIANGELSEDIANLIUXUANZEBIANLIANGANJIANBIANLIANGIFANJIANBIANLIANG21ELSEDIANLIUXUANZEBIANLIANGANJIANBIANLIANGIFANJIANBIANLIANG/将电流选择变量赋值给电流选择标志CAOZUOYEMIAN1/返回操作页面CHUCIJINRUYEMIAN1/将初次进入页面标志置，以便下个页面使用CAOZUOGONGNENGBIAOZHI7/清操作功能选择标志ANJIANBIANLIANGIFANJIANBIANLIANGCAOZUOGONGNENGBIAOZHI7/清操作功能选择标志CHUCIJINRUYEMIAN1/将初次进入页面标志置，以便下个页面使用ANJIANBIANLIANGSWITCHDIANLIUXUANZEBIANLIANG/在电流选择变量应的地方闪烁CASE0CHAR_SET_XY1,1,“5A“BREAKCASE1CHAR_SET_XY5,1,“1A“BREAKCASE2CHAR_SET_XY8,0,“100MA“BREAKCASE3CHAR_SET_XY12,0,“10MA“BREAKDEFAULTBREAK/测试函数/VOIDCESHI/测试函数IFCAOZUOGONGNENGBIAOZHI0/如果开始测试被选择进入函数IFZHIDONGCESHIBIAOZHI1ZIDONGCESHIHANSHUELSESHOUDONGCESHIHANSHU/没有选择自动测试则进入手动测试函数CAOZUOGONGNENGBIAOZHI722VOIDZIDONGCESHIHANSHU/如果选择自动测试则进入自动测试函数ZIDONGCESHIDIANLIUBIAOZHI3/自动测试电流标志赋初值CHAOFANWEIBIAOZHI0/超范围标志复位YICELIANGBIAOZHI0/已测量标志WRITECOM0X01/清除液晶屏CHAR_SET_XY1,0,“正在自动测试“/发送正在自动测试中字符CHAR_SET_XY1,1,“请等待。“/发送请等待。字符CESHIDIANZU10MA/测试电阻10MA函数，在10MA的电流下测试电阻IFYICELIANGBIAOZHI0CESHIDIANZU100MA/测试电阻100MA函数，在100MA的电流下测试电阻IFYICELIANGBIAOZHI0CESHIDIANZU1A/测试电阻1A函数，在1A的电流下测试电阻IFYICELIANGBIAOZHI0CESHIDIANZU5A/测试电阻10A函数，在10A的电流下测试电阻/IFCHAOFANWEIBIAOZHI0CELIANGBIAOZHUNDIANZU/如果没有超出范围进行标准电阻测量，并显示结果ZHIDONGCESHIBIAOZHI0/清自动测试标志VOIDCESHIDIANZU5A/测试电阻5A函数IFZIDONGCESHIDIANLIUBIAOZHI0BEISHUBIAOZHI7/倍数标志置7BCDZDY11000/暂时测量数1赋初值BZDZDY22/暂时测量数2赋初值为了使这两个数组的初值不相等P4OUT|BIT3/打开5A电流开关P4OUT|BIT0/关闭10MA电流P4OUT|BIT7P5OUT|BIT3/使W1B1接入网络，被侧电阻接入放大器MSEC10000WHILEBCDZDYBCDZDY10X3C|BCDZDY1BCDZDY0X3CMSEC1000BCDZDY1BCDZDYP4OUT/关闭6倍IFBCDZDY10X08ELSEP4OUT/关闭P4OUT/打开10MA电流开关P4OUT/关闭5A电流开关VOIDCHAOFANWEIHANSHU/超范围函数，超出范围如何处理WRITECOM0X01/清除液晶屏CHAR_SET_XY2,0,“对不起“/显示字符IFZIDONGCESHIDIANLIUBIAOZHI0CHAR_SET_XY9,0,“被测电阻过小“CHAR_SET_XY9,1,“按确认键返回“/显示字符CHAOFANWEIBIAOZHI1/超范围标志置位YICELIANGBIAOZHI1/已测量标志置124WHILEP5IN/确认键没有按下WHILEP5IN/确认键没有释放CAOZUOYEMIAN1/返回操作页面CHUCIJINRUYEMIAN1/将初次进入页面标志置1CAOZUOGONGNENGBIAOZHI7/清操作功能选择标志VOIDCELIANGBIAOZHUNDIANZU/测量标准电阻函数JISUANGXIANSHIHANSHU/计算显示函数YICELIANGBIAOZHI1VOIDJISUANGXIANSHIHANSHU/计算显示函数CASE0P1OUT|BIT4CASE1P1OUT|BIT5CASE2P3OUT|BIT0CASE3P4OUT|BIT4CASE4P4OUT|BIT5CASE5P4OUT|BIT6DEFAULTBREAKWRITECOM0X01/清除液晶屏CHAR_SET_XY2,0,“测试结果“/发送字符到夜晶屏CHAR_SET_XY1,1,“测试电流“/发送字符到夜晶屏SHICEDIANLIUXIANSHIHANSHU/实测电流显示函数，将对应的选择电流值显示在液晶屏上CHAR_SET_XY10,0,“电阻值“/发送字符到夜晶屏WHILEP5INSHICEBEICEDIANZUZHIBCDZDY/40955/2SWITCHZIDONGCESHIDIANLIUBIAOZHI/判断自动测试电流变量的值CASE0SHICEBEICEDIANZUZHISHICEBEICEDIANZUZHI/5BREAKCASE1SHICEBEICEDIANZUZHISHICEBEICEDIANZUZHI132/100BREAKCASE2SHICEBEICEDIANZUZHISHICEBEICEDIANZUZHI132/10BREAKCASE3SHICEBEICEDIANZUZHISHICEBEICEDIANZUZHI1195BREAKDEFAULTBREAKSWITCHBEISHUBIAOZHICASE0SHICEBEICEDIANZUZHISHICEBEICEDIANZUZHI/200BREAK25CASE1SHICEBEICEDIANZUZHISHICEBEICEDIANZUZHI/100BREAKCASE2SHICEBEICEDIANZUZHISHICEBEICEDIANZUZHI/50BREAKCASE3SHICEBEICEDIANZUZHISHICEBEICEDIANZUZHI/25BREAKCASE4SHICEBEICEDIANZUZHISHICEBEICEDIANZUZHI/252BREAKCASE5SHICEBEICEDIANZUZHISHICEBEICEDIANZUZHI/6BREAKDEFAULTBREAKSHICEDIANZUZHENGSHUSHICEBEICEDIANZUZHISHICEDIANZUXIAOSHUSHICEBEICEDIANZUZHISHICEDIANZUZHENGSHU1000SHIWEISHUJUXIANSHIHANSHU9,1,SHICEDIANZUZHENGSHUGEWEISHUJUXIANSHIHANSHU10,1,SHICEDIANZUZHENGSHUCHAR_SET_XY11,1,“/显示字符BAIWEISHUJUXIANSHIHANSHU12,1,SHICEDIANZUXIAOSHUSH