基于低功耗單片機的智能綜合儀表設(shè)計

由公式(3)可知PT100的阻值測量只跟U1、U2、I相關(guān)，這樣就消除了引線帶來的誤差，從公式中可得PT100的精度由U1、U2的測量精度。具體測量方法如下:首先測得U2電壓值，已知5V基準(zhǔn)和電阻R4，可算得流經(jīng)PT100的電流量，然后測得U1，即可計算得到PT100的阻值。

圖2 通用輸入端口

3.2 模擬信號輸出與點陣液晶顯示設(shè)計

智能綜合儀表的模擬量輸出是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)輸出4-20mA。要得到4-20mA可以通過1-5SV模擬電壓輸出通過V-I變換電路得到。而得到1-5V 模擬電壓輸出大部分是通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)來做到的，但是目前許多單片機內(nèi)部沒有集成DAC(包括MSP430F149)，即使有些單片機集成了 DAC，DAC的精度往往也不高。在高精度的應(yīng)用中還是需要外接DAC，顯然這樣就增加了成本。但是幾乎所有的單片機(包括MSP430F149)都提供定時器或者PWM輸出功能。本儀表就是應(yīng)用MSP430F149的PWM輸出，經(jīng)過簡單的變換電路來實現(xiàn)DAC，這大大降低AO部分的成本、減少了體積，并提高了精度。

液晶屏選擇Truly公司的MSC-G19264DYSY-070W STN屏，該屏的象素是192×128，供電電壓為3.3V，符合MSP430F149的I/O口電平范圍，可以非常方便連接。背光采用了5V供電的高亮度比D面光設(shè)計，使顯示的畫面即使在能見度很低的情況下看起來也非常亮、非常清晰。它的工作范圍為-20-70℃，在智能綜合儀表的工作溫度范圍(0- 55℃)之內(nèi)。整個液晶屏的工作電流僅為75mA，比普通點陣液晶屏要低的多，從而大大降低了整個系統(tǒng)的功耗。

3.3 實時時鐘設(shè)計

智能綜合儀表具有實時時鐘功能，實時時鐘芯片采用PhilipsPCF8563，具有極高的精確度。采用I2C總線接口，數(shù)度可達(dá)400KHZ。具有年份和閏年跟蹤。具有可編程警告器，低電壓監(jiān)測器。計數(shù)器的計數(shù)范圍從秒到年，另外計數(shù)器/定時器可以用于精確地觸發(fā)定時應(yīng)用。內(nèi)部帶上電復(fù)位電路。帶操作時鐘的待機電流很低，在VDD=3.0V和Tamb=25下典型的功耗只有250nA。圖3是PCF8563應(yīng)用電路圖。

圖3 PCF8563應(yīng)用電路圖

3.4 按鍵接口與外部存儲器設(shè)計

儀表面板上一共有8個按鍵，分別是上、下、左、右、SET、ENTER和兩個特殊功能鍵。上、下、左、右四個鍵分別用來在畫面中向四個方向移動光標(biāo)，上和下還具有數(shù)字的滾動功能，SET鍵用來激活畫面中相應(yīng)的選項，ENTER鍵用來確認(rèn)。特殊功能鍵1用來切換組態(tài)畫面和系統(tǒng)運行顯示畫面。特殊功能鍵2暫時保留。在設(shè)計中采用與液晶屏共用數(shù)據(jù)端口，通過74HC245來隔離。因為74HC245具有三態(tài)輸出功能，所以按鍵和液晶屏不會互相干擾。