【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電流經(jīng)I輸入從接地端輸出，測(cè)量時(shí)用四根專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)與被測(cè)電阻Rx連接，當(dāng)被測(cè)電阻較小時(shí)，為了避免導(dǎo)線(xiàn)電阻和接觸電阻的影響，四根連接導(dǎo)線(xiàn)要做到特性一致、阻抗相同，這樣就可以消除導(dǎo)線(xiàn)電阻和接觸電阻的影響。單片機(jī)單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分，主要是完成與其他電路的接口，在該系統(tǒng)中，單片機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)模擬量進(jìn)行采集，將采集得到的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳給上位機(jī)，并通過(guò)LED數(shù)碼管顯示處理后得到的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)使用的是MSP430F149單片機(jī)，具有如下特點(diǎn)：216。 具有很低的供電電源，其供電電壓的范圍是：~。 超低的功耗，這是目前其他單片機(jī)沒(méi)有的特色。它在休眠條件下工作的216?？焖俚膯拘褧r(shí)間。從休眠方式喚醒只需要6us。216?？焖俚闹噶顖?zhí)行時(shí)間。它采用的是16位的RISC結(jié)構(gòu)，指令的執(zhí)行時(shí)間只需要150nS，是傳統(tǒng)單片機(jī)不能比擬的。216。具有靈活的時(shí)鐘設(shè)置。主要有以下幾種方式：32kHz的晶體方式、高頻率晶體方式、諧振器方式和外部時(shí)鐘源方式。216。兩通道串行通訊接口，可用于異步或同步模式。216。片內(nèi)有多達(dá)60KB的FlashROM和2KBRAM，用戶(hù)無(wú)需再外擴(kuò)存儲(chǔ)器。216。在電路板上預(yù)留一個(gè)JTAG接口，再配以一個(gè)普通的PC機(jī)，就可以很方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的調(diào)試。MSP430F149共有以下端口，分別為PPPPPP6S和COM，它們都可以直接用于輸入/輸出。MSP430系統(tǒng)中沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的輸入/輸出指令，輸入/輸出操作通過(guò)傳送指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些端口的每一位都可以獨(dú)立用于輸入/輸出，即具有位尋址功能。由于MSP430的端口只有數(shù)據(jù)口，沒(méi)有狀態(tài)口或控制口，在實(shí)際應(yīng)用中，如在查詢(xún)式輸入/輸出傳送時(shí)，可以用端口的某一位或者幾位來(lái)傳送狀態(tài)信息，通過(guò)查詢(xún)對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)來(lái)確定外設(shè)是否處于“準(zhǔn)備好”狀態(tài)。其中各個(gè)端口的功能分別為：（1）PP2端口：I/O，中斷功能，其他片內(nèi)外設(shè)功能如定時(shí)器、比較器；（2）PPPP6端口：I/O，其他片內(nèi)外設(shè)功能如SPI、UART模式，A/D轉(zhuǎn)換等；（3）S、COM端口：I/O，驅(qū)動(dòng)液晶。MSP430各端口具有豐富的控制寄存器供用戶(hù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。其中PP2具有7個(gè)寄存器，P3~P6具有4個(gè)寄存器。通過(guò)設(shè)置寄存器我們可以實(shí)現(xiàn)：（1）每個(gè)I/O位獨(dú)立編程；（2）任意組合輸入、輸出和中斷；（3）PP2所有8個(gè)位全部可以用作外部中斷處理；（4）可以使用所以指令對(duì)寄存器操作；（5）可以按字節(jié)輸入、輸出，也可按位進(jìn)行操作。端口PP2的功能可以通過(guò)它們的7個(gè)控制寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里，Px代表P1或P2。（1）PxDIR：輸入/輸出方向寄存器。8位相互獨(dú)立，可以分別定義8個(gè)引腳的輸入/輸出方向。8位再PUC后都被復(fù)位。使用輸入/輸出功能時(shí)，應(yīng)該先定義端口的方向。作為輸入時(shí)只能讀，作為輸出時(shí)，可讀可寫(xiě)。（2）PXIN：輸入寄存器，為只讀寄存器。用戶(hù)不能對(duì)它進(jìn)行寫(xiě)入，只能通過(guò)讀取其寄存器的內(nèi)容來(lái)知道I/O口的輸入信號(hào)。所以其引腳的方向要選為輸入。如再鍵盤(pán)鍵盤(pán)掃描程序中經(jīng)常要讀取行線(xiàn)或者列線(xiàn)的端口寄存器值來(lái)判斷案件情況。（3）PXOUT：輸出寄存器。該寄存器為I/O端口的輸出緩沖寄存器，再讀取時(shí)輸出緩存的內(nèi)容與引腳方向定義無(wú)關(guān)。改變方向寄存器的內(nèi)容，輸出緩存的內(nèi)容不受影響。（4）PXIFG：中斷標(biāo)志寄存器。它的8個(gè)標(biāo)志位標(biāo)志相應(yīng)引腳是否有中斷請(qǐng)求有待處理。另外，以保證中斷請(qǐng)求被接受，且使相應(yīng)中斷標(biāo)志位置位。（5）PXIES：中斷觸發(fā)沿選擇寄存器。如果允許PX口的某個(gè)引腳中斷，還需定義該引腳的中斷觸發(fā)方式。（6）PXIE：中斷使能寄存器。PX口的每一個(gè)引腳都有一位用以控制該引腳是否允許中斷。0：禁止中斷，1：允許中斷。（7）PXSEL：功能選擇寄存器。PP2兩端口還具有其他片內(nèi)外設(shè)功能，將這些功能與芯片外的聯(lián)系通過(guò)復(fù)用PP2引腳的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。PXSEL用來(lái)選擇引腳的I/O端口功能與外圍模塊功能。端口PPPP6沒(méi)有中斷能力，其余功能同PI、P2。除掉端口PP2與中斷相關(guān)的3個(gè)寄存器，端口PPPP6的4個(gè)寄存器（用法同PP2）分別為PXDIR、PXIN、PXOUT、PXSEL可供用戶(hù)使用。的內(nèi)容不受影響。（4）PXIFG：中斷標(biāo)志寄存器。它的8個(gè)標(biāo)志位標(biāo)志相應(yīng)引腳是否有中斷請(qǐng)求有待處理。另外，以保證中斷請(qǐng)求被接受，且使相應(yīng)中斷標(biāo)志位置位。（5）PXIES：中斷觸發(fā)沿選擇寄存器。如果允許PX口的某個(gè)引腳中斷，還需定義該引腳的中斷觸發(fā)方式。（6）PXIE：中斷使能寄存器。PX口的每一個(gè)引腳都有一位用以控制該引腳是否允許中斷。0：禁止中斷，1：允許中斷。（7）PXSEL：功能選擇寄存器。PP2兩端口還具有其他片內(nèi)外設(shè)功能，將這些功能與芯片外的聯(lián)系通過(guò)復(fù)用PP2引腳的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。PXSEL用來(lái)選擇引腳的I/O端口功能與外圍模塊功能。端口PPPP6沒(méi)有中斷能力，其余功能同PI、P2。除掉端口PP2與中斷相關(guān)的3個(gè)寄存器，端口PPPP6的4個(gè)寄存器（用法同PP2）分別為PXDIR、PXIN、PXOUT、PXSEL可供用戶(hù)使用。端口COM和S，它們實(shí)現(xiàn)與液晶片的直接接口。COM為液晶片的公共端，S為液晶片的段碼端。液晶片輸出端也可經(jīng)軟件配置為數(shù)字輸出端口因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中要用到ADC12模塊，所以在此就其作一些簡(jiǎn)單的介紹。ADC12是12位精度的A/D轉(zhuǎn)換模塊，帶有采樣保持功能，它主要有以下特點(diǎn)：l采樣速度快，最多可以達(dá)到200kbps。l轉(zhuǎn)換開(kāi)始可以由軟件定時(shí)器A和定時(shí)器B實(shí)現(xiàn)。l片內(nèi)參考電壓的產(chǎn)生可以由軟件編程選擇，也可以軟件選擇內(nèi)部參考還是外部參考。l具有可以隨便轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘源。l具有單通道單次轉(zhuǎn)換、單通道多次轉(zhuǎn)換、序列通道單次轉(zhuǎn)換和序列通道多次轉(zhuǎn)換4種轉(zhuǎn)換方式。具有16位的轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)寄存器。如圖28可見(jiàn)，單片機(jī)的接口電路非常簡(jiǎn)單，分別采用單片機(jī)的一般I/O口實(shí)現(xiàn)與其他電路的連接。在單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)上與其他單片機(jī)有一定的區(qū)別，MSP430F149單片機(jī)采用兩個(gè)時(shí)鐘輸入，一個(gè)32KHZ的時(shí)鐘信號(hào)，一個(gè)8MHZ的時(shí)鐘信號(hào)。該系統(tǒng)的時(shí)鐘部分都是采用晶體振蕩器實(shí)現(xiàn)的。考慮到電源的輸入紋波對(duì)單片機(jī)的影響，以減小輸入端受到的干擾。另外單片機(jī)還有模擬電源的輸入端，因此在這里需要考慮干擾的問(wèn)題，在該系統(tǒng)中的干擾較小，因此模擬地和數(shù)字地共地，模擬電源輸入端增加一個(gè)濾波電容以減小干擾。由于該單片機(jī)內(nèi)部集成了眾多的外圍模塊，不但使電路的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，還可以大大縮小電路板的尺寸。如圖29所示，LED為共陰極數(shù)碼管，~，又為L(zhǎng)ED的位選線(xiàn)，、。其工作方式為：，~、f、b、g、c、h、d、e的段選線(xiàn)；，~，依次對(duì)應(yīng)DDDDD0。因?yàn)镸SP430F149是一款低功耗的單片機(jī)，其IO端口的驅(qū)動(dòng)能力十分有限，所有在數(shù)碼管的段選信號(hào)、位選信號(hào)與MCU之間增加了兩片SNJ74AHC373J鎖存器，用作緩沖驅(qū)動(dòng)，這樣既可以正常驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管又可以保護(hù)MCU的IO端口不會(huì)因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而損毀。由上圖可以看出，通過(guò)一個(gè)上拉電阻將SHDN管腳拉高，使該芯片一直處于工作狀態(tài)，如果系統(tǒng)需要處于低功耗狀態(tài)，也可以通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制該管腳。在管腳C1+、CC2+、CV+、滿(mǎn)足相應(yīng)的充電泵的要求。管腳T1OUT、TIN、RIOUT和RIN分別是232轉(zhuǎn)換的輸入輸出腳，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的TTL電平與上位機(jī)接口電平的轉(zhuǎn)換。為減小電源和輸入端的干擾。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)串口模塊主要是與上位機(jī)的通信，單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)送到上位機(jī)進(jìn)行處理，從而減輕單片機(jī)系統(tǒng)的處理負(fù)擔(dān)。由于單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通信時(shí)接口電平不同，因此需要進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，這里采用SP3220芯片來(lái)完成該電平的轉(zhuǎn)換。MSP430F149單片機(jī)內(nèi)部集成了兩個(gè)通用串行同步/異步模塊USART0和USART1，均支持兩種不同的串行協(xié)議，即；通用異步協(xié)議（UART協(xié)議）和同步協(xié)議（SPI協(xié)議）。本電路采用UART協(xié)議，實(shí)現(xiàn)串口通信相當(dāng)容易，只需要設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫骶涂梢允勾诠ぷ髌饋?lái)，再通過(guò)一個(gè)RS232接口芯片SP3220與PC機(jī)通訊。串口通信采用中斷機(jī)制，發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)都采用中斷方式。這里采用SP3220芯片來(lái)完成該電平的轉(zhuǎn)換，SP3220芯片具有以下特點(diǎn)：◆功耗低、封裝小◆寬電壓供電。供電電壓為：~?！羯蟼魉俾士梢愿哌_(dá)235Kb/s?！粼鰪?qiáng)性ESD規(guī)范。上圖212是DB9連接器的引腳定義，在此我們用到了引腳2和引腳3，其中引腳3為RXD，