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1、簡易自動電阻篩選測試儀設(shè)計 摘要：設(shè)計一款簡易電阻篩選測試儀，以TI公司生產(chǎn)的MSP430F449單片機為核心，采用A/D功能進行電阻信號的采集、處理，以矩陣鍵盤實現(xiàn)輸入電阻元器件的篩選條件。并通過LCD12864完成阻值篩選測試直觀顯示，實現(xiàn)語音自動阻值播報，并提供了友好人機交互界面，本設(shè)計實現(xiàn)了具有精度高、可自動轉(zhuǎn)換量程功能的電阻篩選測試儀，易于實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：MSP430F449單片機；矩陣鍵盤；電阻篩選測試儀中圖分類號：TP368文獻標識碼：A1引言設(shè)計一款制動自動電阻篩選測試儀，測量量程為100Ω、1k
2、Ω、10kΩ、10MΩ四檔。測量準確度為±1%，能自動顯示小數(shù)點和單位，測量速率大于5次/秒。100Ω、1kΩ、10kΩ三檔量程具有自動量程轉(zhuǎn)換功能。即在進行電阻篩選測量時，用戶通過鍵盤輸入要求的阻值和篩選的誤差值；測量時，具有自動篩選功能，儀器能在顯示被測電阻阻值的同時，給出該電阻是否符合篩選要求的指示，設(shè)計結(jié)果表明，效果比較理想。2方案論證與比較52.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案以TI公司生產(chǎn)MSP430F449單片機為核心，外圍電路可分為電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機交互模塊、打印模塊、聲光報警模塊、語音模塊、輔助模塊
3、等。數(shù)據(jù)采集模塊負責采集電阻阻值；人機交互模塊包括鍵盤輸入、12864液晶顯示；處理器MSP430F449負責協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，人機交互等?？傮w設(shè)計框圖如圖1。2.2芯片的選擇采用AT89C51系列單片機編程自由度大，但其內(nèi)部總線是8位的，受其結(jié)構(gòu)本身限制很大。MSP430系列單片機是16位單片機。具有功耗低，功能強大，運行速度快，接口豐富等特點，具有簡潔的指令結(jié)構(gòu)，在低功耗方面優(yōu)越之處是其他系列不可比擬的，因此MSP430更適合應(yīng)用于儀器、儀表類產(chǎn)品中，其基本架構(gòu)是16位，同時在其內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線經(jīng)過轉(zhuǎn)換還
4、存在8位的總線?；谏鲜龇治觯紤]到設(shè)計時對A/D轉(zhuǎn)換的精度要求，故選擇MPS430F449單片機作為控制主芯片，既方便程序編寫和燒錄，又方便控制功能快捷實現(xiàn)。2.3鍵盤模塊采用獨立鍵盤接口設(shè)計時每個按鍵需要占用一根輸入口線即占用一個I/O口，獨立式按鍵電路配置靈活，在需要按鍵較少場合，會獲得較好實用效果。5采用矩陣鍵盤接口設(shè)計，在需要按鍵較多場合很實用，采用常用掃描法對鍵盤進行識別優(yōu)點很顯著，缺點也是由于需要不斷地掃描，所以這種設(shè)計容易消耗較多的系統(tǒng)資源。由于考慮到本設(shè)計需要使用多個按鍵，MSP430又有豐富的
5、接口，故可以選擇此鍵盤2.4顯示模塊LCD12864液晶顯示具有可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強，顯示內(nèi)容多，字碼顯示柔和，串口通信，利用的I/O口少等特點。只要用一塊LCD12864顯示屏就可以顯示設(shè)計要求的全部內(nèi)容。此外，采用LCD12864液晶顯示有著良好人機界面，控制簡單，編制易懂中文分級菜單界面，優(yōu)勢明顯。3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1硬件系統(tǒng)工作原理基于歐姆定律，通以恒定的電壓，用A/D功能采集基準電阻上的分壓信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，得出基準電阻的分壓，然后通過編程控制單片機計算出待測電阻的分壓，求
6、出電流，從而求得待測電阻阻值，送入顯示模塊顯示，用繼電器、三極管通過程序來控制檔位的切換。3.2單元電路的功能設(shè)計與分析3.2.1電阻測量模塊的設(shè)計5用四個繼電器、四個三極管結(jié)合編程實現(xiàn)電阻的測量，根據(jù)阻值控制檔位的切換。采集到電阻的分壓，使用電壓跟隨器連接到單片機的A/D輸入端。3.2.2按鍵模塊的設(shè)計采用矩陣鍵盤接口設(shè)計，用鍵盤掃描法。當按鍵按下時，該輸入線電平會發(fā)生相應(yīng)變化，通過檢測電平狀態(tài)就可以判斷哪個鍵被按下，電路圖如圖2。3.2.3聲光報警模塊的設(shè)計在篩選器件時，若達到要求，蜂鳴器會發(fā)出“滴滴”的報警
7、聲、指示燈閃爍進行提示。電路圖如圖3。4系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1程序總體流程圖在主程序模塊中，需要完成顯示模塊、按鍵模塊、電阻采集模塊、警報模塊、各參量和接口的初始化以及中斷、計算、循環(huán)等工作，主流程圖如圖4所示。4.2篩選模塊流程圖刪選流程圖如下圖5所示：5測試結(jié)果與分析5.1基本部分測試與分析運用公式：絕對誤差=
8、測得阻值-電阻實際值
9、。相對誤差=
10、測得阻值-電阻實際值
11、/電阻實際值。測試數(shù)序如表1所示，經(jīng)測驗，設(shè)計此款電阻測試儀誤差很小。55.2設(shè)計展示及分析通過上述設(shè)計，完成了樣機整體設(shè)計，測試效果比較理想，如
12、圖6所示。參考文獻[1]沈建華，楊艷琴.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與實踐[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.[2]楊媛如，徐熙平.小電阻精密測量系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子測量技術(shù)，2010，33（04）：16-18.[3]閆方舉，劉培順，楊衛(wèi)平.基于MSP430單片機Slope功能的電阻測量[J].科技信息，2011，01（08）：451-452.[
