【文章內容簡介】 程學院 第 14 頁 圖 10 測直流電壓 PCB 圖 測交流電壓模塊 原理分析：： 原理圖如圖所示： 圖 11 測交流電壓原理圖 PCB 如圖所示： 多功能數字萬用表設計與制作 電信 121BF 第一 組 湖南理工學院信息與通信工程學院 第 15 頁 圖 12 測交流電壓 PCB 圖 測電阻模塊 原理分析： 原理圖如圖所示： 圖 13 測電阻原理圖 PCB 如圖所示： 圖 14 測電阻 PCB 圖 。 測電容模塊 多功能數字萬用表設計與制作 電信 121BF 第一 組 湖南理工學院信息與通信工程學院 第 16 頁 圖 15 測電容原理圖 PCB 如圖所示： 圖 16 測電容 PCB 圖 液晶顯示模塊 原理分析： 原理圖如圖所示： 多功能數字萬用表設計與制作 電信 121BF 第一 組 湖南理工學院信息與通信工程學院 第 17 頁 圖 19 液晶顯示原理圖 PCB 如圖所示： 圖 20 液晶顯示 PCB 圖 電源顯示模塊 原理分析 原理圖如圖所示： 多功能數字萬用表設計與制作 電信 121BF 第一 組 湖南理工學院信息與通信工程學院 第 18 頁 圖 21 電源原 理圖 PCB 如圖所示： 圖 22 電源 PCB 圖 4. 2 接口設計 外部接口 四個外部接口和兩個外部開關功能分別如下： 外部接口 1：測電容、交直流電壓、直流電流； 外部接口 2：測電阻； 外部接口 3：測二極管（蜂鳴器）； 外部接口 4：接地端。 多功能數字萬用表的外部接口是將不同的被測量（如電容、電壓、電阻等）不同的量程，切換到合適的接口。 多功能數字萬用表設計與制作 電信 121BF 第一 組 湖南理工學院信息與通信工程學院 第 19 頁 兩個外部開關，一個是電源開關，控制多功能數字萬用表的通斷電，另一個是轉換開關，多功能數字萬用表中各種測 量種類及量程的選擇是靠轉換開關的切換來實現的。轉換開關里面有固定接觸點和活動觸點，當固定觸點和活動觸點閉合時接通電路。我們所采用的撥動 SS16F01 六檔開關，通過撥動開關可以使得某些活動觸點與固定觸點閉合，從而相應的接通所需要的測量電路。 內部接口： 控制測直流小電壓模塊； 控制測電阻模塊； 控制測電容模塊； 控制測高電壓模塊； 控制測小直流電流模塊； 控制測大直流電流模塊； 控制測交流電壓模塊； RST 控制復位電路； 、 控制繼電器； 控制蜂鳴器模塊； 、 、 三個接口液晶模塊； 接晶振； DVCC 接電源； 2DVSS 接地。 芯片引腳說明，關鍵硬件電路圖如下 多功能數字萬用表設計與制作 電信 121BF 第一 組 湖南理工學院信息與通信工程學院 第 20 頁 圖 23 關鍵硬件電路圖圖 74HC4060 用 256 分頻器， sn74hc573a 為鎖存器用作開關 為被測信號進入端， 連接 MSP430G2553 捕獲測量端。 通過 IO 控制。當原理圖中的 為高電平時，鎖存器打開，相當于開關關閉，同時分頻器處于復位狀態(tài)，即信號不分頻直接進入MSP430。當原理圖中的 為高電平時，鎖存器關閉，相當于開關打開，同時分頻器處于工作狀態(tài)，即信號經 256 分頻進入 MSP430。 運行設計 運行控制采用半自動，通過表筆的選擇，還有檔位開關的選擇來切換，另外通過軟件來自動換擋。各模塊組合設計以 MSP430G2553 作為核心，采用了其內部的 16 位定時 /計數器以及分頻控制和液晶顯示器共同實現對被測信號的頻率進行測量及顯示。 在單片機應用系統(tǒng)中，經常要對一個連續(xù)的脈沖波頻率進行測量，使用單片機測量頻率通常是利用它的定時 /計數器來完成的。模 塊間通過表筆的選擇，還有檔位開關的選擇來切換。 系統(tǒng)軟件設計 主程序設計流程圖 首先把各個模塊初始化，進入到液晶顯示，選擇所需功能，通過公式計算相應的值，將結果傳到液晶顯示。流程圖如下： 多功能數字萬用表設計與制作 電信 121BF 第一 組 湖南理工學院信息與通信工程學院 第 21 頁 圖 24 軟件流程圖 開始 界面初始化 2.0V AD 采集 AD 采集 通過 公式計算出電壓值 送 12864 液晶顯示 0.2V AD 采集 AD 采集 通過公式計算出電流值 送 12864 液晶顯示 2.0V 控制繼電器 1 擋 控制繼電器 2 擋 FFT 計算出有效電壓值 送 12864 液晶顯示 2.0V No Yes Yes Yes Yes No No No No Yes 多功能數字萬用表設計與制作 電信 121BF 第一 組 湖南理工學院信息與通信工程學院 第 22 頁 圖 25 中斷流程圖 詳細設計與編碼 在電子技術中，頻率是最基本的參數之一，數字頻率計具有精度高、使用方便、測量迅速、以及便于實現測量過程自動化等優(yōu)點，是近代 電子技術領域的重要工具之一，在許多領域得到廣泛應用。本系統(tǒng)以超低功耗 MSP430G2553 單片機為核心處理芯片來測量信號的頻率，通過定時器 A 采用計數法完成信號頻率測量，并將被測頻率值通過LCD12864 液晶串行顯示。頻率可測量范圍在 1Hz 到 999MHz 之間。如需要，范圍可繼續(xù)擴寬，頻率計的誤差在 1%以內。 基于 MSP430G2553 的頻率計設計原理圖如圖所示，通過串口方式液晶顯示，只需配置單片機三個口線便可以實現對頻率的測量。其中待測頻率信號從 口輸入，然后可以直接在液晶屏上顯示。 進入中斷 測量確定頻率 F F100 R_C_flag=0 F70 控制繼電器 1擋 通過公式計算R 控制繼電器 2擋 送 12864 液晶顯示 通過公式計算C 送 12864 液晶顯示 F10000 R_C_flag=0 控制繼電器 2 擋 R_C_flag=0 Yes No Yes Yes Yes F1000000 Yes No No No No No Yes 多功能數字萬用表設計與制作 電信 121BF 第一 組 湖南理工學院信息與通信工程學院 第 23 頁 引腳說明 MSP430G2553 引腳功能說明 由原理圖可以看出， 430 單片機的最小系統(tǒng)用到 1 腳電源、 16 腳復位端、 20 腳接地端、配置 口為待測信號輸入端， 為串行數據輸出口， 為串行時鐘輸出口，如表 1 所示。 表 1 MSP430G2553 引腳功能說明 引腳序號 引腳名稱 功能說明 備注 1 VCC 電源正 2 頻率信號輸入端 6 串行數據輸出端 7 串行時鐘輸出端 16 RST 復位腳 20 GND 電源地 表 3 MSP430G2553 引腳功能說明 LCD12864 引腳功能說明 LCD12864 液晶顯示屏用到 2 腳，電源接口線， 1 20 腳背光電源接口線， 15腳并行 /串行接口選擇， 5 腳串行數據口， 6 腳串行的同步時鐘。 LCD12864 引腳功能如表 2 所示。 表 2 LCD12864 接口說明 引腳序號 引腳名稱 功能說明 備注 1 VSS 模塊的電源地 2 VDD 模塊的電源正端 4 RS(CS) 并行指令 /數據選擇信號；串行片選信號 5 R/W(SID) 并行讀寫選擇信號；串行的數據口 6 E(CLK) 并行使能信號；串行的同步時鐘 15 PSB PSB 并 /串行接口選擇： H并行， L串行 19 LED_A 背光源正極 20 LED_K 背光源負極（ 0V） 表 4 LCD12864 接口說明 軟件系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的關系 Fft 測交流，先采用測數法測試頻率再根據頻率通過 fft 測幅度。 多功能數字萬用表設計與制作 電信 121BF 第一 組 湖南理工學院信息與通信工程學院 第 24 頁 ADC 該函數文件用來驅動液晶顯示。 BCSC MSP430 基礎時鐘的配置 注意： DCOCLK 最大頻率與工作電壓成 線性關 系，設置注意工作電壓是否滿足時鐘配置該函數應先調用，否則會影響其他時鐘設置函數的調用。 Delay 延時函數 延時函數與 MCLK 有關，不同頻率下的 Dealy_Base 下頭文件有定義。 LCD_12864 液晶顯示函數。 Mian 主函數。 Timer 頻率計。 UART MSP430 串口驅動函數。 各函數模塊