基于低功耗單片機(jī)的智能綜合儀表設(shè)計(jì)

1 引言

現(xiàn)在，世界正從工業(yè)化、機(jī)械化時(shí)代邁入信息化時(shí)代。儀器儀表作為一種信息工具，起著不可或缺的信息源的作用。由于信息源必須準(zhǔn)確無誤或最大限度的少誤，所以現(xiàn)代儀器儀表都無不采用多種技術(shù)形式綜合集成，在高新技術(shù)發(fā)展的信息化時(shí)代，儀器儀表完全是現(xiàn)代化的綜合因素之一。

本文所設(shè)計(jì)的基于低功耗單片機(jī)的智能綜合儀表是基于智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化新一代智能儀表的設(shè)計(jì)理念，采用智能調(diào)理、靈巧總線、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、液晶顯示、電子儲(chǔ)存技術(shù)，綜合指示儀表、調(diào)節(jié)儀表、積算儀表與記錄儀表功能，具有高測量控制精度、高可靠性穩(wěn)定性的特點(diǎn)。采用高亮度LED背光192×64單色點(diǎn)陣液晶顯示屏，支持2通道通用模擬輸入、1通道模擬輸出和2通道的報(bào)警輸出。本文具體論述了智能綜合儀表的軟、硬件設(shè)計(jì)。

2 智能綜合儀表的硬件結(jié)構(gòu)框圖

儀表硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其硬件結(jié)構(gòu)主要由電源、24V配電輸出、通用信號(hào)輸入、模擬信號(hào)輸出、報(bào)警輸出、液晶顯示接口、按鍵接口、外部存儲(chǔ)器接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、RS485通信接口這九個(gè)部分組成。

圖1硬件結(jié)構(gòu)框圖

3 智能綜合儀表的硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)

智能綜合儀表以MSP430F149作為主處理芯片。MSP430F149是一種低功耗的單片機(jī)，非常適合作為該儀表的混合信號(hào)處理器。

3.1 通用信號(hào)輸入電路

輸入信號(hào)中有電壓信號(hào)、電流信號(hào)、還有電阻信號(hào)，對(duì)這些信號(hào)都能夠進(jìn)行測量的輸入端，我們稱之為“通用輸入端口”，如圖2所示。電壓信號(hào)通過 input1和input3輸入，測量IN1電壓即測得電壓信號(hào)。電流信號(hào)從input2和input3輸入，通過測量IN2和IN3的電壓，已知電阻 R5的阻值，可得到電流的輸入值。測量PT100，PT100以三線制接入。三線制接法是為了消除因引線長短帶來的誤差，可由以下算式得，設(shè)引線電阻為 r，則:

U1 = (R+r) × I (1)

U2 = (R+2r) × I (2)

2 × (1) C (2), 得

(3)