基于MSP430单片机半平衡桥RLC测量仪设计
基于MSP430单片机的信号检测装置的设计与实现_张利
波后的信号幅值适应于 AD 输入端的要求，还需要 将滤波后的信号进行再放大。笔者采用 OPA2340 芯片，用单电源供电方式，对滤波后的信号进行可变 增益放大，电路如图 5 所示。
图 5 放大电路接法
3. 2 单片机部分的相关实现 选用 MSP430G2553 单片机作为主控芯片，对滤
波后的信号进行采样、分析、计算，最后把分析结果 传送至液晶显示。
1 信号感应检测基本理论
电流感应检测方式是通过检测电流周围空间磁 场的强度来获得线路电流大小的方法。根据磁介质
∮ ∑ 中的安培环路定理［5］ Bdl = μ0 I，则电流 I 的长
L
内
导线周围任一点的磁感强度 B = 2μπ0 Ir，若截面垂直
于磁力线方向，如图 1 所示截面 S1 ，那么 S1 中磁通
该检测装置由空心线圈和检测电路构成，其中 空心线圈 L 由多匝漆包导线环绕而成，用来感应空
3. 1 放大滤波电路的设计 感应出的信号一般比较微弱，且带有各种频率
的干扰信号，因此在将信号接入单片机的 AD 输入 端之前，需要做放大和滤波处理。
周围的 50 Hz 信号干扰非常严重，因此滤波电 路至关重要，选用 BB 公司的 UAF42 滤波芯片接成 一个中心频率为 60 Hz 的带通滤波器。该芯片是一 个二阶有源滤波器，内部包含 4 个精密集成运放，具 有输入偏置电流失调电流小、噪声低、开环增益高、 转换速率高等特点，只需很少的外部器件便可组成 低通、高 通、带 通、带 阻 滤 波 器 中 的 任 意 一 种［6］。 UAF42 的带通滤波接法见图 4。
笔者采用 MSP430 单片机作为主控芯片，利用
收稿日期： 2012-09-10 基金项目： 北京市教委科技面上项目 （ KM201110772012） 作者简介： 张 利（ 1979—） ，女，辽宁黑山县人，博士，讲师，研究方向为电力系统分析与控制。
MSP430单片机的电桥平衡自调节设计
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路理论计算可知 ：
Ｄ 一 ： 二 ： 垦 ．ｏ ‘ｌ
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３ ４
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／ ＮＭ ＩＳ ／ ＢＷ ＴＤ［ Ｏ
若 Ｒ — Ｒ Ｒ ・ ・ ＝０， 电桥 保 持 平衡 。测 量 中 则
值 有 一 定 的偏 差 ， 得 电 桥 在 初 始 时 达 不 到 平 衡 ， 致 测 使 导
试 仪 在 没 有 应 变 时 输 出 信 号 有 为 负 值 的 可 能 性 ， 使 测 试 致 仪 所 测 得 的 数 据 无 法 以 计 算 机 数 值 校 正 方 法 实 现 。对 于 传 统 的 机 械 电 位 器 ， 动 调 节 的方 法 无 法 满 足应 变 式 火 炮 手 膛 压 测 试 仪 封 闭 式 、小 体 积 的 要 求 。 本 文 设 计 的
Ｒ 的大 小 决 定 了 调 节 范 围 ， 小 ， 节 范 围 就 越 大 。在 Ｒ越 调
常 用 的 １ ０ Ｑ 电 阻 应 变 计 中 ， 想 的 Ｒ 阻 值 范 围 ～ 般 为 ２ 理
２ 主 要芯 片 简 介
２ １ ＭＳ ４ ０ ２ ０ ． Ｐ ３ Ｆ ０ ２单片 机
基于 Ａ Ｃ ４ Ｄｕ ８ ５的 石 油 录 井 二 氧 化 碳 检 测 仪
郑 奕挺
（ 利石油管理局地质录井公司 ， 营 ２７６ ） 胜 东 ５ ０ ４
而 吸 收 光 强 ｉ 表示 为 ： 可
引 言
在 石 油勘 探 过 程 中 ， 氧 化碳 检 测 是 一 项 重 要 的 录井 二 工作 ， 为后 续 的地 质解 释评 价 提供 参 考 依 据 。从 钻 井 液 脱
基于MSP430单片机的便携式阻抗测量系统
基于MSP430单片机的便携式阻抗测量系统作者：郭星崔朗福高爽桑胜波张文栋白玉杰来源：《现代电子技术》2017年第22期摘要：为了克服现有阻抗测量仪功耗大，体积大，价格高的问题，基于AD5934与MSP430F169设计了一种具有低功耗特性的便携式阻抗测量系统。
采用超低功耗的MSP430F169作为主控芯片，通过I2C总线控制基于AD5934的阻抗测量模块完成阻抗的测量，并通过LCD液晶屏显示测量结果。
RLC串联回路和R||C电路测量实验表明：该系统能精确测量待测物的阻抗值，并可测其共振频率，相对误差低至0.04%。
该系统在功耗和便携性方面实现了创新，与传统的阻抗测试仪相比具有体积小、功耗低、精度高、成本低等优点，可广泛应用于普通电阻电容、水电导率、生物复阻抗等测量。
关键词：便携式阻抗测量；低功耗阻抗测试仪； AD5934； MSP430F169中图分类号： TN911⁃34； TN710； TM934.7 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X （2017）22⁃0152⁃04Abstract： In order to eliminate the problems of high⁃power consumption， big volume and high price existing in the available impedance measurement tester， a portable impedance measurement system with low⁃power consumption was designed based on AD5934 andMSP430F169. The MSP430F169 with ultra⁃low power consumption is taken as the main control chip of the system. The impedance measurement is fulfilled by means of the AD5934⁃based impedance measurement module controlled by I2C bus. The test results are displayed on LCD screen. The measured experimental results of the RLC series circuit and R||C circuit show that the system can measure the impedance and resonance frequency of UUT accurately， and its relative error is as low as 0.04%. The innovation of the system is realized in terms of power consumption and portability. The system has the advantages of smaller volume， lower power consumption， higher accuracy and lower cost in comparison with the traditional impedance tester， and can be applied to the measurement of the common resistance⁃capacitance， water conductivity and biological complex impedance.Keywords： portable impedance measurement； low⁃power dissipation impedance tester；AD5934； MSP430F1690 引言阻抗測量已普遍应用于化工、生物、医学、农业等科研与生产的各个领域[1]。
温度测量系统设计,基于msp430单片机
温度测量系统设计，基于msp430单片机本文介绍一种应用msp430 单片机测量温度的方法，来代替传统教学中相对落后的热敏电阻结合电流表的实验方法。
1 温度测量部分用于测量温度的温度敏感元件有很多种，比如热电偶、热敏电阻、集成温度传感器、数字温度传感器等等。
本系统采用的是热敏电阻。
热敏电阻由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成。
与一般常用的金属电阻相比，它有较大的电阻温度系数，可以获得较高的温度分辨率。
不同材料制成的热敏电阻适用的测温范围不同，如CuO 和MnO2 制成的热敏电阻适用于-70~120℃，适于测量体温。
温度是模拟量，要把被测的模拟量转换成数字量，以供单片机处理。
为了节约成本，可以通过斜率A/D 转换来实现模数转换。
斜率A/D 转换是利用外接电容的充电和放电来实现的。
电路连接如图1 所示。
应用msp430 的比较器(Comparator_A)和定时器(Timer_A)，可以测量热敏电阻的阻值。
根据阻值和温度的对应关系可以得出待测的温度，实现A/D 转换。
将Comparator_A 的CA0 端接外部信号，CA1 端接内部参考电压0.25Vcc.Timer_A 工作在捕获模式，下降沿捕获，通过CCI1B 捕获CAOUT.先使P1.2 端口输出高电平，通过Rref 给电容C6 充电。
充电完毕时，CA0 端电压高于CA1 端电压，CAOUT 输出1.读Timer_A 的计数值t0，t0=TAR.然后再使P1.2 端口输出低电平，电容C6 通过Rref 放电，当CA0 端电压降至0.25Vcc 时，Comparator_A 输出翻转，CAOUT 输出0，Timer_A 通过CCI1B 捕获到下降沿，触发定时器中断，读出捕获值CCR1，t1=CCR1.C6 通过Rref 放电到0.25Vcc 的时间time_ref=t1-t0.再对热敏电阻Rsens 充电和放电，同样测出C6 通过Rsens 放电到0.25Vcc 的时间time_sens.由下面的公式可以计算出热敏电阻。
基于MSP430单片机的环境参数监测仪的设计制作
毕业设计（论文）题目：基于MSP430单片机的环境参数监测仪的设计制作指导者：评阅者：2014 年 4 月毕业设计（论文）中文摘要温湿度和光照度等参数是标定环境不可缺少的参数，对其进行准确的测量具有重要意义。
本文以室内外居住环境为背景，设计出一种以MSP430F5438A超低功耗单片机为控制核心的环境参数监测仪。
论文对环境参数监测系统硬件和软件模块包括子系统模块进行了详细设计：通过相应的传感器芯片对包括温度、湿度、光强、红外辐射度和可燃气体浓度等环境参数进行检测和采集；通过微处理器MSP430F5438A将传感器芯片采集到的数据进行分析处理，并在液晶终端进行参数的实时显示和监控。
论文分别对温度传感器模块，单总线湿度传感器模块，光照度传感器模块，气敏传感器模块，红外热释电模块以及按键和液晶显示模块进行了单模块分别调试。
在此基础上对这些子程序模块进行了整合调试及整机功能和功耗测试，最终完成整个监控系统及仪器的设计制作。
实验显示，本环境参数监测仪具有体积小、携带方便、功耗低、可靠性高、免维护、成本低等优点，在室内外环境参数监测领域，具有很好的应用前景。
关键词：MSP430单片机环境参数监测传感器液晶显示毕业设计（论文）外文摘要Title： The Design and Production of Environmental Parameter Monitor Based on MSP430Abstract：Parameters such as temperature, humidity and illuminance are indispensable to the calibration environment, which has important significance for accurate measurement. The aim of this thesis is to design an environmental parameter monitor, which controlled by an ultra-low power MSP430F5438A for indoor and outdoor living environment.The detailed design of hardware and software module including subsystem module in the environmental parameter monitor is proposed in this thesis. The corresponding sensor chip is used to detect and collect the environmental parameter such as temperature, humidity, illuminance, the infrared radiation intensity and combustible gas concentration. The MSP430F5438A analyzes and processed the data which collected by sensor chips, and realized the real-time display and monitoring for parameters on LCD terminal.The thesis proceeds debugging on single module likes temperature sensor module, single bus humidity sensor module, illuminance sensor module, gas sensor module, pyroelectric infrared module and buttons and LCD module, respectively. On the basis of that, after debugging and test on the function and power for the integrated subroutine modules, the design and production of the whole monitoring system and instrument is completed.Test results given show that the environmental parameter monitor has several advantages, such as small volume, portable, low powerconsumption, high reliability, maintenance-free, low cost and so on. It has a great application prospect in the field of indoor and outdoor environmental parameters monitoring.Key words: MSP430, Environmental Parameter Monitor, Sensor, LCD Display目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 论文的主要内容 (2)2 数据监测系统的总体设计方案 (3)2.1 系统总体框图设计 (3)2.2单片机选型 (3)2.2.1 MSP430单片机概述 (3)2.2.2 MSP430F5438A介绍 (4)2.3 传感器的选型 (5)3 系统硬件设计 (7)3.1 主控芯片模块 (7)3.1.1 单片机最小系统模块 (7)3.1.2系统电源模块 (8)3.2 子系统模块 (8)3.2.1光强采集模块 (8)3.2.2 温度采集模块 (10)3.2.3 湿度采集模块 (11)3.2.4 气敏传感器监测模块 (12)3.2.5 红外采集模块 (13)3.2.6液晶显示和键盘模块 (15)3.3 硬件电路板的焊接与制作 (17)3.3.1 系统硬件电路原理图 (17)3.3.2 系统硬件电路PCB图 (18)4 系统软件设计 (20)4.1 软件开发环境及编程思想简介 (20)4.2系统主程序设计 (20)4.3 系统子程序设计 (21)4.3.1 按键设置程序 (21)4.3.2 数据监测程序 (22)4.3.3 主控芯片MSP430F5438A时钟设定程序 (23)4.3.4 DHT11单总线数据读取程序 (24)4.3.5 片内ADC程序 (26)4.3.6模拟I2C通信协议 (27)5 监测系统调试分析 (32)5.1人机操作界面测试分析 (32)5.2 光强模块测试分析 (33)5.3 温度模块测试分析 (34)5.4 湿度模块测试分析 (34)5.5 气敏传感器监测模块测试分析 (35)5.6 红外监控模块测试分析 (36)5.7整机装配与调试 (37)5.7.1整机装配调试 (37)5.7.2功耗测试 (38)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (39)附录A 系统原理图 (41)附录B 系统PCB图 (42)附录C 控制程序源代码 (43)1 绪论1.1 课题背景为了使人类拥有舒适、健康的生活，很多情况下要监测周围的环境参数。
基于MSP430的位移测量系统的设计
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系统 上电复位后 ，主程 序开始初始 化各个模块 ；然后读取Ａ Ｄ ／ 采 样值 ，计算Ｖ Ｖ 、ｄ ，并根据 ｄ 值 值计算实 际位移 。为了使得ＡＤ在
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图２ 系统 硬 件 结 构 示 意 图
（ ） １ 正弦波发 生电路。常用的 正弦 波发生 电路有下面 的几种 ：
３ 系 统 软 件 设 计
整个 系统硬件结构如 图２ 。本设计利用集 成函数信号发生芯 所示 片ＭＡ ０８ ｘ ３产生正弦信号 ，然后经放大送入差分运放 、变压 、整流 滤
波后 。根据两路电压改变得到位移值 。
＿ ｌ ＾ ｌ 咐 ” ｔ ｔ 啊 ＾ ＾
变 ！ Ｉ
整个系统 软件如 图５ 所示 。
南弘开 效 ２１ １期 ９ ｏ０ 年第 ０ ２
一
基 于ＭＳＰ ０ ４ 的位 移 测 量 系统 的设 计 ３
程 磊
（ 州 大 学 电子 信 息学 院 苏 州 工 业 职 业 技 术 学 院 ） 苏 摘 要 本文介绍一种 以单 片机Ｍｓ ４ Ｏ Ｐ ３ 控制为核・ 心，使 用线性 可变差动 变压 器为传 感器，能实现较精确位移 测量功能的位移 测量
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囤５ 系统 软 件 漉 程 图
动的杆状磁芯。结构如图 ｌ 所示。 差动变压器 中使用时 ，需要将 自由移 动的磁芯 一端与被测物体相连 ，当被 测物
基于MSP430的简易阻抗测量仪设计
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｉ ｍ ｐ ｅ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ， ｗ ｉ ｔ ｈ Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ｈ ｉ ｐ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
ｃ ｏ ｒ ｅ ，Ｃ ＰＬ Ｄ，ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ，ＤＤＳ ｓ ｉ ｇ ｎ ｌ ａ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎ ｌ ，ＡＤ７ ａ ７ ９ ９ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｈ ｉ ｇ ｈ —ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ａ／ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ，ｓ ｉ ｇ ｎ ｌ ａ ｒ ｅ ｌ— ａ ｔ ｉ ｍｅ
【 摘 要】 介绍一种数 字化 的简 易阻抗测量仪设计 方法， 以Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０单片机作为控制核 心、 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ进行数 字信号处理 ， Ｄ Ｄ Ｓ 信 号发生器提供 输入信号 ． 通过 高速 ＭＤ转换 器 Ａ Ｄ ７ ７ ９ ９ ， 实现信号 实时采样、 数据处理和 液晶显示 ． 键盘做功 能设置 。该设 计 实现 了 Ｒ Ｌ Ｃ元件 参数 的 实时测 量、 自动识别、 结构判断和谐振 频率测试等功 能。测试结果表 明该 系统具有测试精度高、 频率范围宽、 可靠性好 和性价 比高等优 点。
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｖｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
基于MSP430的电阻测量系统的设计
基于MSP430的电阻测量系统的设计摘要在仪器仪表应用领域中,电阻测量是一个比较普遍的要求。
本系统将介绍采用MSP430单片机实现电阻测量系统。
本设计基于单片机技术原理,以MSP430单片机芯片作为核心,用点阵式液晶显示芯片LCD1602完成液晶显示功能,增加了显示的美观性与直观性;有电流源电路、放大器电路、跟随器电路组成的恒流源作为电源为MSP430单片机提供稳定的电流;在模拟信号采集和输出模块中运用TI公司生产的PGA204可编程增益仪表放大器,使产品实现了高精度、微功耗以及微小型封装的完美组合,对模拟信号进行前置滤波放大,减小无用信号的干扰,提高了稳定性。
本系统的大部分功能通过软件编程来实现,LCD显示功能,提供了友好的人机交互界面,能适合各种工作场合。
关键词:MSP430单片机,1602芯片,PGA204芯片,电阻测量,恒流源The Design of Resistance Measurement Systembased on MSP430ABSTRACTThe instruments used in the field of resistance and the measurement is a more popular demand. this system will introduce the MSP430 monolithic integrated circuits for resistance measurement system.This design revivification theory to MSP430 monolithic integrated circuits, with a chip as a core four-three-three formation LCD display chip LCD1602 through liquid crystal display the functions, and visualization and display of current ; a circuit or circuit, an amplifier with the constant flow of electrical power source as for the supply of the current monolithic integrated circuits MSP430,The signal collecting and output of a module of the use of programmatic PGA204 gain appearance of an amplifier, the product of high precision, a small package TDP and perfect combination of a signal, which filtering, less interference fromno signal, and improves stability.The system of functional programming by software to implement and LCD display provides functionality and friendly man-machine interaction and interface to the workplace.KEY WORDS: MSP430 monolithic integrated circuits,1602 chip,PGA204 chip,measurement of resistance,constant current source目录前言 1第1章系统的总体设计方案 21.1 设计概要 21.1.1 系统的设计特点21.1.2 系统的主要组成21.1.3 系统的总体电路框图 2第2章系统的硬件设计 42.1 单片机系统 42.1.1 MSP430结构概述 42.2.2 MSP430F14X系列单片机的介绍 52.1.2 MSP430F14X系列的A/D转换62.1.3 MSP430单片机的最小系统电路72.2 恒流源部分92.2.1 电流源92.2.2 放大器92.2.3 跟随器112.3 LCD显示部分112.3.1 1602芯片简介112.3.2 显示电路132.4 时钟电路142.4.1 S-3530A芯片的特性14 2.5电源电路16第3章系统软件设计183.1 初始化程序设计183.1.1 端口初始化 183.1.2 A/D初始化193.1.3 定时器A的初始化20 3.2 A/D采集程序213.3 显示模块流程图223.4 测试程序24结论29谢辞30参考文献31附录33外文资料翻译37前言在科学研究和工程应用中,我们经常会遇到需要进行电阻测量的场合,传统的方法是伏安法,这种方法需同时测电压和电流,所以系统误差较大。
基于DSP与430单片机的电能质量测量仪设计
Ａｂｓｔｒａｃｔ………………………………………………………………………………………………………………………．ＩＩ
第一章 绪论…………………………………………………………………………………．１ １．１选题背景………………………………………………………………………………．１ １．２电能质量的相关概念及研究意义……………………………………………………．１ １．２．１电能质量的相关概念…………………………………………………………．．１ １．２．２电能质量问题的危害…………………………………………………………．．２ １．２．３电能质量分析测量系统的研究意义……………………………………………．３ １．３国内外研究现状………………………………………………………………………．３ １．４本课题主要的研究内容和章节安排…………………………………………………．５ 第二章 电能质量主要参数的算法现实……………………………………………………６ ２．１电能质量主要参数分析………………………………………………………………６ ２．１．１电压偏差…………………………………………………………………………６ ２．１．２频率偏差………………………………………………………………………．．６ ２．１．３三相电压不平衡度……………………………………………………………。７ ２．１．４电压波动和闪变………………………………………………………………．．７ ２．１．５公用电网谐波…………………………………………………………………。８ ２．２电能质量参数的测量原理及算法现实……………………………………………．．１０ ２．２．１电压、电流、功率的测量原理及实现方法…………………………………１０ ２．２．２频率的测量原理及实现方法……………………………………………。…．．１１ ２．２．３谐波的测量原理及实现方法…………………………………………………１２ ２．３本章小结………………………………………………………………………………１２ 第三章 系统的硬件设计…………………………………………………………………。１３ ３．１系统硬件设计原理框图………………………………………………………………１３ ３．２信号采集模块…………………………………………………………………………１３ ３．２．１电压、电流传感器……………………………………………………………１３ ３．２．２硬件滤波电路…………………………………………………………………．１５ ３．２．３信号调理电路…………………………………………………………………。１５ ３．２．４ ＡＤ转换电路…………………………………………………………………。１６ ３．２．５信号采集模块的电源电路……………………………………………………１７ ３．３ ＤＳＰ信号处理模块……………………………………………………………………１８ ３．３．１ ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０Ａ简介……………………………………………………………………………．１８ ３．３．２多通道缓冲串口（ＭｃＢＳＰ）…………………………………………………１９ ３－３．３增强型主机接口（ＨＰＩ．８）……………………………………………………２０ ３．３．４外扩存储器设计………………………………………………………………２０ ３．３．５ ＤＳＰ系统模块的电源电路……………………………………………………２ｌ ３．４ ４３０单片机控制模块…………………………………………………………………２２ ３．４．１ ＭＳＰ４３０单片机简介……………………………………………………………２２ ３．４．２液晶显示与按键输入…………………………………………………………２３ ３．４．３其它外围功能器件……………………………………………………………．２４ ３．４．４ ＭＳＰ４３０系统模块的电源电路………………………………………………．．２５ ３．５硬件实物照片………………………………………………………………………。２６
基于MSP430的简易阻抗测量仪设计
基于MSP430的简易阻抗测量仪设计【摘要】介绍一种数字化的简易阻抗测量仪设计方法，以MSP430单片机作为控制核心、CPLD进行数字信号处理，DDS信号发生器提供输入信号，通过高速A/D转换器AD7799，实现信号实时采样、数据处理和液晶显示，键盘做功能设置。
该设计实现了RLC元件参数的实时测量、自动识别、结构判断和谐振频率测试等功能。
测试结果表明该系统具有测试精度高、频率范围宽、可靠性好和性价比高等优点。
【关键词】阻抗测量仪；MSP430；CPLD；AD77990 引言阻抗测量仪是一种用途很广泛的电子测量仪器。
传统的模拟测量阻抗信号的参数是通过不同的模拟电桥电路测量获得电感与电容的值，测量较为准确[1]。
而数字化测量仪与模拟测量仪相比，模拟器件的使用度低、系统简单、功耗低、智能化水平和精确度高，而且还具有强大的信号实时处理分析、自动识别计算和参数显示等功能，在日常生活、工厂生产和电子实验室中有广泛的应用[2]。
随着电子技术的不断成熟和完善，对于检测仪器产品的智能化和数字化要求越来越高，高性能、低价格、多功能的检测仪的研究备受理工类学生和电子研究人员的关注，因此研究数字化的简易阻抗测量仪具有重要的意义。
1 系统结构和工作原理1.1 系统结构该设计以MSP430F149单片机为控制核心，CPLD数字信号处理[3]，由DDS 信号发生器、信号预处理电路（包括差分放大、I/V转换、过零比较）、峰值检测电路、A/D数据采集电路、功能键盘、LCD液晶显示电路以及电源等部分组成。
系统结构框图如图1所示。
1.2 工作原理简易阻抗测量仪的输入信号由DDS（直接数字频率合成）模块AD9851产生，两路正弦信号经过差分放大电路，对输入信号进行放大。
然后信号通过待测网络，输出的电流经电流—电压转换电路以电压信号方式输出。
输出分成两路，一路经过峰值检测电路转化为符合A/D转换[4]要求的0～5v电压，高速转换器AD7799再将模拟信号进行实时采样变成数字信号；另一路信号与原信号进行比较将测得的方波信号输入CPLD中进行高速信号运算处理。
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(TLC7524 )内部结构如图 l 所示 , 正弦信号 由 R EF
输人 , O U 程 接 地 , O U T 类 似 滑 动变 阻器 中间抽 头 I
通过 M CU 写人 M D A C 不同的 8 位二进制数值来等
的坐标轴 , 并确保参考信号与信号之间精确的相位 关系, 硬件电路复杂并且要求很高 ;自由轴法中的坐 标轴可以任意选择 , 但必须保持两个坐标轴准确正
件(R , L ,C 与基准电阻串联作为一个半桥 , M DA C TLC752 作为另一个半桥 ,M SP 3 单 片机控制 DD S 芯片 A D9 5 产生频 率 ) 4 4 0 81 可调的驱动信号驱动这两个并联 的半桥 ,通过单片机调节 M D A C 构造 两个半平衡条件 , 中心控制器再通 过半 平衡时 M D A C 值 计算出所测元 件参数
4
1
1.1
系统 测 量 原 理
半 平衡桥 法原 理 半 平衡 电桥法 是 指 电桥 不需 完全调 平 衡 , 仅利
D B7
DB 6
D BS
D BO
(M SB )
D ata In Pu ts
(L 理 电路
收稿 日期 :20 10 一 一 12 14
修改 日期 : 0 10 一 一 2 12 30
口 / 胜 r 了
达一定位置几 与 几 几 又可分别达到平衡状态,
记录平衡时抽头位置 , 由此可计算 出各阻抗分量
(l一)V s
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( ) Z 甩c }砚 l
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1. 1.3 电 阻测试
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产 2 少 . 1 龟
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气= 0
第 34 卷 第4 期
20 11 年 8 月
电 子 器 件
C 卜n ese Jou r a of E lee加 n D eviees i nl
V o l. 3 4
N o .4
A ug . 20 11
D e sig n o f th e M ea su re m e n t o f R , L a n d C B a sed o n M S P 3 0 4
电阻测 试 向量 图如图 5 所 示
图2 半平衡桥 电路
(l一 )V m s
电感测试
电感测 试 向量 图如图 3 所 示
气
图5
电 阻测 试 向量 图
对 于 电 阻所 有 电压 电流为 同向或 反 向 , 此 时 只
瓦/ }二
/ }气
需测量 几 为0 的时的比例系数 m , 待测电阻值可由
式 (7 )计 算
生 , AD 9851 时钟输人采用 3 M H z 有源 晶振 , 其最 0
高工作频 率可达 7 0
MH z
为节省单片机 F O 口,
D DS 采用串行输入方式 , 其电路连接如 图 8 所示 ,
DD S 输出信号后需要接适 当低通滤波器滤波及放
大电路增加驱动能力
田 以
设置D D S频率 率
选择基准电阻 阻
eont roller M SP 3O 15 used as the eentral eontr ller.T he unk now n elem ent( i du etor, eap aei or resi 4 o n tor stor)w hieh 15 in
ser es w ith a benehm ark resistor f r s on e一 of br dge , w hile a M D A C (m ultiplying digi to一 i om half i tal一 analog eonver er) t
2 . 1 .2
图6
系统框 图
M SP 3O 核 心 电路 图 4
14 13
电容测试 向量 图如图 4 所 示
8
(一 一 卜 一 只 1n )元
6
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图4
电容 测 试 向 量 图
E E A C C :72 10
d oi:10 .396 9/ .issn .1005 一 j 9490 .2011 .04 .0 22
基 于 M SP 3 单片机半平衡桥 R C 测量仪设计 4 0 L
郑 磊 , 何 文斌
(电子科技大学电子工 程学 院, 成都 6 0 5 ) 1 4
摘
要 :介绍了一种基于 M SP 3 单片机的 RL 测量仪的设计与实现 测量仪采用 M SP 3 单片机为中心控制器,用未知元 4 0 C 4 0
ser es as t or hal .D DS A D985 1 eont led by M SP 30 pr v he her f o r l 4 oduees dr vi s gnal w ih ad ust e f equeney t i ng i t j abl r o
th e tw o b rid g es in p a rallel. M C U se ts th e M D A C at t e t o q u a si一q u ilib r u m e on d ition s. T h e n M C U eale u late s th e h w e i
川 以电容两端电压 几 为参考电压, 调节抽头 位置使得 几 与几 正交, 此时比例系数为 m ;
图7
M SP 30 核 心 电路 图 4
44 8
电
子
器
件
第 34 卷
2.1.3
正弦信号发生电路
系统初始化 化 测试种类选择 择
信号源 由 M SP 3 控 制 D DS 芯 片 A D 985 产 4 0 1
(攻田 : 了
) CL X X
M C U 通过m , n计算 出未知量 量
L C D 12864显示 示
图8
正弦信 号发 生电路 图 图1 软件 流程 图
2 .1.4
准平衡 桥实 际 电路 接地,OUT I 可
正弦信 号 由 R EF 输 人 , O UT Z
2.3
算法实现 程序首先对 系统进 行初 始化 , 通 过 软件设 置
交 , 故需 频率 精确 的正 弦信 号源 精 确 的检 相 电 路 高精 度 A D 芯 片等 高性 能和高成 本 的功 能 电路 , 可 行性 差 本文 基 于 半 平 衡 桥 R L c 测量 法 设 计一
.
O U T I
2 O U TZ
里
W R
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种 基于 M SI 3 的改 进 R L C 测 试仪 4 > 0
p a ra m e t rs of R , L o r C b y th e v alu e s o f M D A C . e
K ey w o rd s :M S P 3 O :q u a si一q u ili r u m ;M D A C :m ea su r m en t of R , L an d C 4 e bi e
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记录M D A C 值并计算出m 或n
切 换继电器 器
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相 位相 差 90 时 , 可在 气l 出端 得 到零 电平输 出 ,输
(5 ) 式 (6 ) 式(7 )计算被测元件的参数 , 如电阻的
R可 RFI V IX X I 八
阻值 , 电容的容值和损耗 t 占 电感的大小及 Q 值 n a ,
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测试 电感各参量 由以下三式给出:
2. 1. 1
待RC 测 L
基 准电阻网络 络
氏: 巩!
继 电器切 换
相敏 检波 波
A D 83 5
田 = s石 . L i 万
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了1 夕 石内 产 砚,, 2 尹
低 通滤 波器 器
石
l
键盘
坦
液晶 晶
1. 1.2
韶 平 电容测 试
(l一 ) m
关键 词 :M 5P 3 ;半平衡桥;M D A c ;R L 测量 4 0 c 中 图分 类号 :T M 938 .41 文献标识 码 :A 文章编 号 :1005 一 9490 (20 11 )0 4 一 0446 一 04
RLC 是电子线路的基本要素, RLC 参数测量仪
用 局部平 衡 就 可 快 速 测 量 复 阻 抗 中 某 一 分 量 的 方
A b stra c t :A d esig n a n d re aliza t n of m ea su re m en t of R , L a n d C b ase d on M S P 3 0 15 in tr d u ee d .T h e 16 一it m ie r io 4 o b o
第4 期
郑
磊, 何文斌:基 于 M SP 3 单片机半平衡桥 R LC 测量仪设计 4 0 半平衡