基于低功耗單片機的智能綜合儀表設計

1 引言

現在，世界正從工業化、機械化時代邁入信息化時代。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。由于信息源必須準確無誤或最大限度的少誤，所以現代儀器儀表都無不采用多種技術形式綜合集成，在高新技術發展的信息化時代，儀器儀表完全是現代化的綜合因素之一。

本文所設計的基于低功耗單片機的智能綜合儀表是基于智能化、數字化、網絡化新一代智能儀表的設計理念，采用智能調理、靈巧總線、工業網絡、液晶顯示、電子儲存技術，綜合指示儀表、調節儀表、積算儀表與記錄儀表功能，具有高測量控制精度、高可靠性穩定性的特點。采用高亮度LED背光192×64單色點陣液晶顯示屏，支持2通道通用模擬輸入、1通道模擬輸出和2通道的報警輸出。本文具體論述了智能綜合儀表的軟、硬件設計。

2 智能綜合儀表的硬件結構框圖

儀表硬件結構框圖如圖1所示。其硬件結構主要由電源、24V配電輸出、通用信號輸入、模擬信號輸出、報警輸出、液晶顯示接口、按鍵接口、外部存儲器接口、實時時鐘、RS485通信接口這九個部分組成。

圖1硬件結構框圖

3 智能綜合儀表的硬件詳細設計

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，非常適合作為該儀表的混合信號處理器。

3.1 通用信號輸入電路

輸入信號中有電壓信號、電流信號、還有電阻信號，對這些信號都能夠進行測量的輸入端，我們稱之為“通用輸入端口”，如圖2所示。電壓信號通過 input1和input3輸入，測量IN1電壓即測得電壓信號。電流信號從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，設引線電阻為 r，則:

U1 = (R+r) × I (1)

U2 = (R+2r) × I (2)

2 × (1) C (2), 得

(3)