摘要：設(shè)計一款簡易電阻篩選測試儀，以TI公司生產(chǎn)的MSP430F449單片機(jī)為核心，采用A/D功能進(jìn)行電阻信號的采集、處理，以矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)輸入電阻元器件的篩選條件。并通過LCD12864完成阻值篩選測試直觀顯示，實(shí)現(xiàn)語音自動阻值播報，并提供了友好人機(jī)交互界面，本設(shè)計實(shí)現(xiàn)了具有精度高、可自動轉(zhuǎn)換量程功能的電阻篩選測試儀，易于實(shí)現(xiàn)。

　　關(guān)鍵詞：MSP430F449單片機(jī),矩陣鍵盤,電阻篩選測試儀,自動化論文范文

　　1引言

　　設(shè)計一款制動自動電阻篩選測試儀，測量量程為100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ四檔。測量準(zhǔn)確度為±1%，能自動顯示小數(shù)點(diǎn)和單位，測量速率大于5次/秒。100Ω、1kΩ、10kΩ三檔量程具有自動量程轉(zhuǎn)換功能。即在進(jìn)行電阻篩選測量時，用戶通過鍵盤輸入要求的阻值和篩選的誤差值；測量時，具有自動篩選功能，儀器能在顯示被測電阻阻值的同時，給出該電阻是否符合篩選要求的指示，設(shè)計結(jié)果表明，效果比較理想。

　　2方案論證與比較

　　2.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案

　　以TI公司生產(chǎn)MSP430F449單片機(jī)為核心，外圍電路可分為電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機(jī)交互模塊、打印模塊、聲光報警模塊、語音模塊、輔助模塊等。數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)采集電阻阻值；人機(jī)交互模塊包括鍵盤輸入、12864液晶顯示；處理器MSP430F449負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，人機(jī)交互等�？傮w設(shè)計框圖如圖1。

　　2.2芯片的選擇

　　采用AT89C51系列單片機(jī)編程自由度大，但其內(nèi)部總線是8位的，受其結(jié)構(gòu)本身限制很大。

　　MSP430系列單片機(jī)是16位單片機(jī)。具有功耗低，功能強(qiáng)大，運(yùn)行速度快，接口豐富等特點(diǎn)，具有簡潔的指令結(jié)構(gòu)，在低功耗方面優(yōu)越之處是其他系列不可比擬的，因此MSP430更適合應(yīng)用于儀器、儀表類產(chǎn)品中，其基本架構(gòu)是16位，同時在其內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線經(jīng)過轉(zhuǎn)換還存在8位的總線。

　　基于上述分析，考慮到設(shè)計時對A/D轉(zhuǎn)換的精度要求，故選擇MPS430F449單片機(jī)作為控制主芯片，既方便程序編寫和燒錄，又方便控制功能快捷實(shí)現(xiàn)。

　　2.3鍵盤模塊

　　采用獨(dú)立鍵盤接口設(shè)計時每個按鍵需要占用一根輸入口線即占用一個I/O口，獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，在需要按鍵較少場合，會獲得較好實(shí)用效果。

　　采用矩陣鍵盤接口設(shè)計，在需要按鍵較多場合很實(shí)用，采用常用掃描法對鍵盤進(jìn)行識別優(yōu)點(diǎn)很顯著，缺點(diǎn)也是由于需要不斷地掃描，所以這種設(shè)計容易消耗較多的系統(tǒng)資源。由于考慮到本設(shè)計需要使用多個按鍵，MSP430又有豐富的接口，故可以選擇此鍵盤

　　2.4顯示模塊

　　LCD12864液晶顯示具有可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)，顯示內(nèi)容多，字碼顯示柔和，串口通信，利用的I/O口少等特點(diǎn)。只要用一塊LCD12864顯示屏就可以顯示設(shè)計要求的全部內(nèi)容。此外，采用LCD12864液晶顯示有著良好人機(jī)界面，控制簡單，編制易懂中文分級菜單界面，優(yōu)勢明顯。

　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　3.1硬件系統(tǒng)工作原理

　　基于歐姆定律，通以恒定的電壓，用A/D功能采集基準(zhǔn)電阻上的分壓信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，得出基準(zhǔn)電阻的分壓，然后通過編程控制單片機(jī)計算出待測電阻的分壓，求出電流，從而求得待測電阻阻值，送入顯示模塊顯示，用繼電器、三極管通過程序來控制檔位的切換。

　　3.2單元電路的功能設(shè)計與分析

　　3.2.1電阻測量模塊的設(shè)計

　　用四個繼電器、四個三極管結(jié)合編程實(shí)現(xiàn)電阻的測量，根據(jù)阻值控制檔位的切換。采集到電阻的分壓，使用電壓跟隨器連接到單片機(jī)的A/D輸入端。

　　3.2.2按鍵模塊的設(shè)計

　　采用矩陣鍵盤接口設(shè)計，用鍵盤掃描法。當(dāng)按鍵按下時，該輸入線電平會發(fā)生相應(yīng)變化，通過檢測電平狀態(tài)就可以判斷哪個鍵被按下，電路圖如圖2。

　　3.2.3聲光報警模塊的設(shè)計

　　在篩選器件時，若達(dá)到要求，蜂鳴器會發(fā)出“滴滴”的報警聲、指示燈閃爍進(jìn)行提示。電路圖如圖3。

　　4系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　4.1程序總體流程圖

　　在主程序模塊中，需要完成顯示模塊、按鍵模塊、電阻采集模塊、警報模塊、各參量和接口的初始化以及中斷、計算、循環(huán)等工作，主流程圖如圖4所示。

　　4.2篩選模塊流程圖

　　刪選流程圖如下圖5所示：

　　5測試結(jié)果與分析

　　5.1基本部分測試與分析

　　運(yùn)用公式：絕對誤差=|測得阻值-電阻實(shí)際值|。

　　相對誤差=|測得阻值-電阻實(shí)際值|/電阻實(shí)際值。

　　測試數(shù)序如表1所示，經(jīng)測驗(yàn)，設(shè)計此款電阻測試儀誤差很小。

　　5.2設(shè)計展示及分析

　　通過上述設(shè)計，完成了樣機(jī)整體設(shè)計，測試效果比較理想，如圖6所示。

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