基于Launchpad MSP430G2231简易自动量程万用表

只看该作者 · 2012-9-4 17:02

设计基于 MSP430G2231为核心控制系统，结合适量的硬件设计，配合12864液晶，制作出一个自动量程的电压，电阻，温度测试仪表。电压量程在0-11V,电阻档量程：0-100kΩ，温度适于室温测量。此表多适用于电子DIY爱好者使用。关键字：简易，自动量程，低功耗
Abstract: This design based on the MSP430G2231 as the core of the main control system, combined with the right amount of hardware design, with 12864 LCD, make an automatic range voltage, resistance, temperature testing instruments. Voltage range from 0 to 10 V, resistance file range: 0-100 k Ω, temperature measurement for room temperature. This form is
popular with electronic DIY lovers more than use.
一：简介
万用表作被誉为电子爱好者的手术刀，在我们进行电子设计时占据举足轻重的作用。所以拥有一个属于自己的万用表是每一个设计者的心愿，不求多复杂，能两个电压，测个电阻就行。
二：测量原理
1. 电压测量：

当被测电压VDD时，由上图可知，我们只需测出V值，即可知道VDD值。VDD=V*(R9+R10)/R10.而V的值可用430的ADC采集得到。
2. 电阻测量：

原理和电压测量一样当VDD已知，R10已知，V已知时。R9的阻值：R9=(VDD/V-1)*R10。
3：温度测量：基于18B20。DS1820 数字温度计以9 位数字量的形式反映器件的温度值。
DS1820 通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央微处理器和DS1820 之间仅需一条连
接线（加上地线）。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外部电源。
因为每个
DS1820 都有一个独特的片序列号，所以多只DS1820 可以同时连在一根单线总线上，
这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。这一特性在HVAC 环境控制、探测建筑物、仪
器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。
整体设计思路
三：电路实现
1：电阻与电压测量外围硬件电路图，电压测量时，高电位端接红表笔，低电位端接黑表笔。通过运放的电压跟随，解决了数字万用表仅使用于测量恒压源的窘境，但同时也由于运放的限制，测量电压范围变小。当测量电压低于2V时，ADC0采集的电压值有效，作为测量值，而ADC1采样无效。每次测量都是由大量程开始，通过程序判断，该量程是否合适，如量程太大，进行小量程切换。
2：电阻的测量是本设计的经典，不借助于模拟开关，手动开关选档。而借助于单片机IO口的上拉输出，高阻态输入完成自动选档。如当P12为高电平时，P13为高阻态时，R5与被测电阻形成通路分IO口电压，然后再经358跟随供AD采集。通过切换P12，P13的输入输出状态即可实现档位切换。
2:

18B20具有很多优秀的特性，如零待机功耗，独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯，报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件。
3：电源模块
因为用的是MSP430的LAUNCHPAD开发板，故3,5V供电电压不用单独制作。只需产生运放需要要的12V电压，本设计依赖34063的芯片的升压，由5V升到12V。
4：液晶显示模块
此设计也是经典之举，尽管抬高了此作品的造价，因430总共只有10个可操控IO口，而一般的显示模块都得用8个左右，而用12864的串行模式，同时运用MSP430的SPI通信，既方便又高效的完成了液晶显示的操作。同时采用5分钟定时息屏操作，从根本上解决了低功耗的问题，环保，节约。关于12864这里不再赘述。
4：按键模块

因为设计温度是一直显示，所以就只需对电阻，电压进行选择。所以运用了两个按键作为人际交互手段，而复位按键由MSP430开发板自身提供。
四：设计总结
此设计结合有限的资源，结合巧妙的软硬件设计完成了一个便携式自动量程的简易万用表.价格低廉，可靠性高，但使用范围仅适用于电子DIY弱电设计者。