基于MSP430F169的多路电阻测量系统设计

2012-04-21 18:40:56来源: 现代电子技术
0 引言
    在实际工作中,对于多路电阻进行测量,一般采用直接测量法人工操作进行,虽然这种方法很成熟,但所用的配套设备较多,测量数据手工纪录、人工计算,操作繁琐、效率较低,事后的数据处理及出具测量报告既费时又费力,易出现人为因素造成的错判、漏判等,难以保证测量质量,影响了科研、实验生产任务的顺利进行。针对这些问题本文设计了一种基于MSP430单片机的电阻多路测量系统,系统采用2个MSP430F169单片机,利用该型号单片机自身集成的I2C通信模块实现双单片机系统。使用双机结构的增强了系统的抗干扰能力和可靠性,提高了测量的精度的和稳定性。该多路电阻测量系统具有结构简单、成本低廉、功耗低等特点,其测量范围为10μΩ~3 kΩ、测量精度为0.2%。可用于科学研究和工程运用等领域,具有较强的实用价值。系统的设计思想和方法也是对双单片机系统研究的有益的尝试,为后续的研究打下基础。

1 多路电阻测量系统简介
1.1 MSP430单片机
    MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)推出的一种16位超低功耗单片机。该系列单片机具有运算能力强,片内外设丰富,低电压,超低功耗,速度快,效率高等特点。其电源电压采用1.8~3.6 V低电压,RAM数据保持方式下耗电仅为0.1μA,活动模式耗电250μA/MIPS,I/O输入端口的最大漏电流仅为50 nA,单片机系统有一种活动模式和5种低功耗模式,并且各种模式间可以自由切换。采用矢量中断,支持十多个中断源,并可任意嵌套,用中断请求将CPU唤醒只需6μs。具备精简指令集合和较高的处理速度,大量的片内寄存器可以参加运算。有丰富的I/O接口,支持JATG在线编程和调试。其中,MSP430F169单片机集了64 KB的FLASH ROM和2 KB的RAM,在多数应用场合无需为处理器另外扩展ROM,也无需扩展RAM,片内具有双通道的串行数据接口(USART模块),可以实现UART,SPI和I2C三种通信模式。双单片机之间采用USART0串行通信模块实现I2C主从式通信,可以使系统通信简单高效。
1.2 系统框图
    本系统为基于双MSP430F169单片机多路电阻测量系统。使用2个MSP430F169单片机协调工作,从机MSP430F169利用自带的8路A/D通道实现多路数据的测量、采集并对所采集的数据进行计算与分析,主机MSP430F169负责储存、控制、显示以及和上位机的通信。利用MSP430F169单片机的固有的USART模块,采用I2C总线进行串行通信,实现处理器之间的命令控制和数据交换。电阻测量电路采用恒流源测量电阻,将待测电阻接入恒流源电路,对电阻两端施加恒定电流,在电阻两端形成稳定的压降。由于电阻两端输出的电压值比较小,需要通过放大电路对电压进行放大。通过单片机自带的A/D接口对待测电压进行采集,由欧姆定律算出相应的阻值,再除以放大倍数,即可得到待测小电阻的阻值。系统框图如图1所示。

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2 硬件电路的设计
    系统硬件电路主要由从单片机恒流源电路和主单片机电路组成,主单片机电路部分主要实现控制、显示、存储、与上位机通信等功能,硬件电路比较简单限于篇幅不再累述。从单片机恒流源电路主要由电流源电路、放大器电路和跟随器电路组成。以下着重对系统的从单片机恒流源电路的设计进行介绍。

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关键字:MSP430F169  I2C总线  多路电阻

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0421/article_5031.html
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