基于MSP430单片机的数字式压力表的设计与实现

摘要

测量仪器仪表包括压力测量仪器的总的发展趋势是高性能、数字化、集成化、智能化、网络化.电池供电的数字式压力表的设计是为了满足市场对电池供电、长寿命、低功耗、低成本数字式、耐震压力表的需求,具有较为广阔的市场前景.该文介绍的是电池供电的数字压力表的开发工作.首先,文章对压力测量和数字式压力表的发展现状和发展趋势作了简单的综述,然后,文章对数字式压力表的总体设计、各模块的工作原理和软硬件实现、汇编语言程序软件设计进行了分述.数字式压力表的总体设计是围绕低功耗、低成本展开的.为降低功耗,无论是硬件还是软件设计上,都将低功耗设计思想贯穿始终.在硬件选择方面,选择MSP430系列超低功耗单片机、低功耗放大器、液晶显示器、采用低压差线性电压稳压器降低工作电压、选择较高内阻的压力传感器;在软件方面,采用间歇式工作模式,非采样期间只有显示器、稳压器处于活动状态;在保证性能要求的情况下缩短特殊A/D转换的时间等一系列措施,有效地将低了系统的能量消耗,从而使整个系统在单个锂电池供电的情况下,可以连续工作3年以上.为了降低整个系统的成本,在能够满足性能要求的前提下,尽量选择低成本元器件,简化系统设计;采用无电位器设计,降低成本,提高可靠性,在总体设计中选择了集成于单片机内部的Slope A/D转换器;在软件设计上,采用多点校准技术和线性插值方法,降低了对传感器的线性的要求,扩大了可选传感器的范围,从而降低了传感器的成本和整个系统的成本,提高了产品的竞争力.数字式压力表各个模块的软硬件设计和实现部分,较为详细具体地介绍了MSP430系列单片机内部模块包括基本时钟模块、Timer_A、Comparator_A以及除MSP430系列单片机外的主要外围模块包括低压差线性电压稳压器、外部存储器X25043,液晶显示器等各个模块的功能、工作原理、应用方法、相互之间的接口关系以及软件实现的方式等.软件设计采用模块化设计并贯穿低功耗设计思想,介绍了各个主要模块的程序流程并且给出了部分汇编程序代码.

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章概 述

1.1压力与压力测量

1.2压力测量的发展现状和发展趋势

1.3项目的研发背景

1.4本文所做的工作

第二章数字式压力表总体设计

2.1项目的总体目标

2.2低功耗设计思路

2.3方案总体设计

2.4斜率A/D转换的设计及分析

2.5多点校准技术与线性插值

第三章系统硬件设计

3.1元件选择

3.1.1单片机的选择

3.1.2液晶显示器的选择

3.1.3存储器的选择

3.1.4传感器的选择

3.1.5放大器的选择

3.1.6稳压器的选择

3.2信号调理与A/D转换电路的设计

3.3低压差线性电压稳压器的电路设计

3.4接口电路设计

3.4.1 LCD接口电路设计

3.4.2 E2PROM存储器接口电路设计

3.4.3按键接口电路设计

3.5电路总体设计

3.6仪表外观、壳体等设计

第四章数字压力表各模块功能设计及实现

4.1基本时钟模块(BASIC CLOC KMODULE)

4.1.1系统时钟频率设计

4.1.2 DCO频率调节的实现

4.1.3 LPM(Low Power Mode)模式的软件实现

4.2 E2PROM存储器X25043的看门狗功能实现

4.3 TIMER_A的应用

4.4比较器A(COMPARATOR_A)的应用

4.4.1 Comparator_A输入失调电压的补偿

4.5数字I/O端口各功能的软件实现

第五章系统软件设计

5.1系统初始化程序

5.2程序的主循环框架

5.3校准程序

5.4 LCD液晶显示程序

5.5放电计时子程序

5.6等待延时子程序

第六章结束语

参考文献

致谢

论文相关工作