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正文內(nèi)容

基于msp430的電阻測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-02-14 14:17 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 采用的是TI公司的PGA204芯片。PGA204芯片100和1000的可選增益,其輸入偏置電壓最大為50V,輸入偏置電流最大為2nA,具有很高的共模抑制比(115dB,G1000時(shí)),適合作為測試儀精密的電壓放大電路。如圖24示為具體的放大電路。 圖24 放大電路圖 由24可以看出,電流源提供在電阻R501上的壓降為2mV,經(jīng)過PGA204適當(dāng)放大后在V0管腳輸出放大后的電壓。在設(shè)計(jì)電路時(shí),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(gè)管腳與單片機(jī)的一般I/O管腳進(jìn)行連接,通過單片機(jī)來選擇PGA204的增益[10]。表21為A0、A1管腳上輸入電平與增益的關(guān)系。 表21 PGA204的增益選擇A1的邏輯電平 A0的邏輯電平 增益0 0 10 1 101 0 1001 1 1000 由表21可以看出,通過在A0管腳和A1管腳上輸入相應(yīng)的高電平或者低電平就可以獲得相應(yīng)的增益,使用起來非常方便。 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(chǎn)的具有極低偏置電流1pA的精密運(yùn)算放大器OPA602來實(shí)現(xiàn)[11]。如圖25所示為具體的跟隨器電路圖。 圖25 跟隨器電路圖 在圖25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(dāng)G為1時(shí),本系統(tǒng)測量的最大電阻為3kΩ(選用模擬AVcc為3V)。 本系統(tǒng)的單片機(jī)電路很簡單,只需要將待測電阻的一端與單片機(jī)的1路A/D轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行連接,通過2個(gè)一般I/O管腳()與PGA204的A0和A1進(jìn)行連接。 LCD顯示部分 1602芯片簡介 1602芯片:各個(gè)引腳的定義如表22所示。 表22 LCD的引腳定義引腳號 引腳名 電平 輸入/輸出 作用1 Vss 電源地2 Vcc 電源(+5V)3 Vee 對比調(diào)整電壓4 RS 0/1 輸入 0輸入指令1輸入數(shù)據(jù)5 R/W 0/1 輸入 0向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)1從LCD讀取信息6 E 1,1→0 輸入 使能信號,1 時(shí)讀取信息,1→0(下降沿)執(zhí)行指令7 DB0 0/1 輸入/輸出 數(shù)據(jù)總線Line0(最低位)8 DB1 0/1 輸入/輸出 數(shù)據(jù)總線Line09 DB2 0/1 輸入/輸出 數(shù)據(jù)總線Line110 DB3 0/1 輸入/輸出 數(shù)據(jù)總線Line211 DB4 0/1 輸入/輸出 數(shù)據(jù)總線Line312 DB5 0/1 輸入/輸出 數(shù)據(jù)總線Line413 DB6 0/1 輸入/輸出 數(shù)據(jù)總線Line514 DB7 0/1 輸入/輸出 數(shù)據(jù)總線Line6最高位15 A +VccLCD背光電源正極16 K 接地LCD背光電源負(fù)極 1602芯片主要用于顯示時(shí)間和定時(shí)時(shí)間。由點(diǎn)陣字符液晶顯示器件和專用的行、列驅(qū)動(dòng)器、控制及必要的鏈接件、結(jié)構(gòu)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(jīng)可以滿足本次設(shè)計(jì)的需要。 1602型LCD顯示模塊具有體積小,功耗低,顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。1602型LCD可以顯示2行16個(gè)字符,有8位數(shù)據(jù)總線D0~D7和RS,R/W,EN三個(gè)控制端口,工作電壓為5V,MSP430F149有豐富的端口,共48個(gè)I/0數(shù)據(jù)口,本設(shè)計(jì)單片機(jī)通過P2和P5的部分口與顯示器進(jìn)行連接,~~DB7連接,做數(shù)據(jù)I/O口。, R/W, RS來控制1602并且具有字符對比度調(diào)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(gè)顯示器的段電極包括a, b, c, d, e, f, g七個(gè)筆劃(段)和一個(gè)背電極BP(或COM)。可以顯示數(shù)字和簡單的字符。 點(diǎn)陣式LCD顯示器: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(diǎn)陣式LCD的控制一般采用行掃描方式。 顯示電路 單片機(jī)應(yīng)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(jīng)過處理后能夠改變光線傳輸方向的特性,達(dá)到顯示字符或者圖形的目的。其特點(diǎn)是體積小、重量輕、功耗極低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn),在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中有著日益廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用LCD1602作為顯示器 LCD顯示電路用于本系統(tǒng)的顯示實(shí)現(xiàn),由于MSP430FW14X單片機(jī)本身帶有LCD控制器,因此LCD實(shí)現(xiàn)非常簡單,只需要LCD模塊就可以實(shí)現(xiàn)。LCD1602共有16個(gè)引腳,VSS為接地電源,VCC、Vee接+5V電源,RS為寄存器選擇,高電平時(shí),選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí),選擇指令寄存器。R/W為讀寫信號線,高電平時(shí),進(jìn)行讀操作,低電平時(shí),進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí),可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng)RS為低電平、RW為高電平時(shí),可以讀忙信號,當(dāng)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(gè)管腳懸空不接。DB0―DB7為8位雙向數(shù)據(jù)線[12]。 如圖26所示為LCD電路圖。 圖26 LCD液晶顯示電路 時(shí)鐘電路 S3530A是一種支持I2C總線的CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,它按照CPU傳送來的數(shù)據(jù)設(shè)置時(shí)鐘和日歷。該芯片通過兩線式與CPU連接,并有兩個(gè)中斷/報(bào)警系統(tǒng),這樣可減少CPU的軟件工作。 當(dāng)振蕩電路工作于恒定電壓時(shí),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(shí)鐘電路主要由S3530A芯片來實(shí)現(xiàn)。 S3530A芯片的特性 S3530A主要具有以下特性:? 低功耗:。? 寬工作電壓:~。? 年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的BCD碼輸入/輸出。? I2C總線接口。? 自動(dòng)日歷到2009包括閏年自動(dòng)換算功能)。? 內(nèi)置電源電壓檢測電路。? 內(nèi)置穩(wěn)壓電路。? 內(nèi)置上電/掉電檢測電路。? 內(nèi)置報(bào)警中斷(雙系統(tǒng))。? 可設(shè)固定中斷頻率/事件。? 內(nèi)置32KHz石英晶體振蕩電路(內(nèi)部Cd外部Cg)。? 8個(gè)管腳DIP和8個(gè)管腳SSOP的封裝[13]。 為了便于進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì),下面給出芯片的管腳圖,如圖27所示。圖27 S3530A管腳圖 由圖27所示可以看出,該芯片只有8個(gè)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(jìn)行介紹。INT1 :報(bào)警中斷1輸出腳,根據(jù)中斷寄存器與狀態(tài)寄存器來設(shè)置其工作的模式。XIN:晶體連接腳(32768Hz.XOUT:晶體輸出管腳。GND:電源接地。INT2:報(bào)警中斷2輸出腳,根據(jù)中斷寄存器與狀態(tài)寄存器來設(shè)置其工作模式,當(dāng)定時(shí)到達(dá)時(shí),輸出低電平或時(shí)鐘信號。它可通過重寫狀態(tài)寄存器來禁止。SCL:串行時(shí)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(shí)間,應(yīng)嚴(yán)格遵守說明書。SDA:串行數(shù)據(jù)輸入/輸出腳,此管腳通常用1個(gè)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。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路主要由S3530A芯片來實(shí)現(xiàn)。S3530A通過I2C與單片機(jī)進(jìn)行接口[14]。如圖28所示為具體的時(shí)鐘電路圖。 圖28 時(shí)鐘電路 由圖28可以看出該電路的設(shè)計(jì)很簡單。由32KHz晶體、20pF電容和10pF電容構(gòu)成時(shí)鐘電路的振蕩部分,這里電容的值必須嚴(yán)格一致才能保證時(shí)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。 該硬件系統(tǒng)的電源部分采用TI公司的TPS76033芯片實(shí)現(xiàn),該芯片是一個(gè)降壓芯片,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(diǎn),另外也考慮到硬件系統(tǒng)的低功耗等特點(diǎn),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29所示。 為了使使輸出電源的波紋小,減小輸入端受到的干擾。 在使用時(shí)應(yīng)
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