基于MSP430G2553的簡易智能電阻測量儀設計

徐 明

（1.武漢理工大學自動化學院，湖北武漢，430000；2.仙桃職業學院機電學院，湖北仙桃，433000）

基于MSP430G2553的簡易智能電阻測量儀設計

徐 明

（1.武漢理工大學自動化學院，湖北武漢，430000；2.仙桃職業學院機電學院，湖北仙桃，433000）

本作品以MSP430G2553微控制器為控制核心，設計并實現了一簡易電阻測量儀。該測量儀通過微控制器內部的片上10位A/D轉換器，實現電阻-電壓轉換，具備自動量程轉換和阻值實時測量顯示等功能。整個系統測量誤差≤1%，具有測試精度高、速度快、功耗低、穩定性好、操作方便等特點，有較好的實用價值。

電阻；MSP430G2553；A/D轉換器

0 引言

在電阻測量中，采用機械萬用表或數字萬用表傳統方法測量時，由于需要手動調整量程和手動調零，而且經過多次反復測量才能得到電阻值，測量精度和效率低下，日益滿足不了人們的需要[1]。隨著科技的發展，應用單片機技術來提高測量儀表的數字化、智能化程度已是儀器儀表領域的必然發展趨勢[2]。本文提出了一種基于MSP430單片機的電阻測量儀設計方案，能實現1Ω～10MΩ手動測量，并在1Ω～1MΩ測量范圍內實現檔位自動切換。

1 系統組成

系統主要由MSP430單片機控制模塊、電阻/電壓轉換模塊、量程轉換模塊、液晶顯示模塊和電源模塊等構成，其系統的框架如圖1所示。其中電源模塊為整個系統提供±15V直流電源，+15V轉+5V電源模塊和+5V轉+1V電源模塊為電阻/電壓轉換模塊輸入端提供+1V直流信號源。量程轉換模塊通過接收MSP430G2253微控制器的指令實現對電阻/電壓轉換模塊的量程切換與控制。

2 系統硬件設計

2.1 量程轉換模塊

此模塊設置有100Ω、10KΩ和1MΩ三個阻值的量程檔位，依次由繼電器U1、U2和U3來選擇控制。通過給量程轉換選擇口P1和P2輸入00、01和10三組不同高低電平組合控制繼電器的斷開和閉合，從而選擇不同的量程電阻。控制端口P1和P2電平由微控制器MSP430G2553 I/O口信號控制，三極管作為開關作用，并聯在繼電器線圈兩端的二極管作為泄放二極管用來泄放電流以保護系統電源，量程轉換接口接到R/V轉換模塊相應端口。

圖1 系統總體設計方案

圖2 量程轉換模塊電路圖

2.2 R/V轉換模塊

電路選用高精度、低噪聲運算放大器OPA2227，采用經過退耦處理的±15V雙電源供電。第一級運放的同向輸入端接+1V穩壓源，其反向輸入端接量程轉換電路以選擇不同檔位量程電阻。不同的檔位量程電阻產生不同值的電流，電流通過被測電阻所產生的電壓降也不同，因而單片機的電壓采樣值也不同。串聯第二級電壓跟隨器用以減小其輸出的偏置電流從而使輸出電壓穩定。采用精準的7.4KΩ和3.6KΩ串聯分壓電路，目的是將第二級輸出的電壓轉換至0V～3.6V，方便單片機采樣。

圖3 R/V轉換模塊電路圖

3 系統軟件設計

軟件采用結構化設計方法，主要以MSP430微控制器內部運算模塊為核心，負責對采樣的電壓值數據進行運算處理、數字濾波，并將電阻值測量結果送至LCD液晶屏上實時顯示[4][5]。主程序流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

4 系統測試結果

利用設計制作的電阻測試儀，分別選用不同檔位的多個不同阻值電阻進行測量，并與標稱值進行比較，數據結果如表1所示。

表1 各個檔位阻值測量數據

5 總結

詳細介紹了一種簡單實用的智能電阻測試儀的設計方法，實現了手動 3個檔位100、10K、1M的電阻測試,并能夠在三個檔位間自動切換,具有自動顯示小數點和單位的功能。測試結果準確,實用性強。從實驗的各項數據分析，該電阻測量儀能較好地達到設計要求，具有功耗低，穩定性高，操作方便等特點。

[1]宋武，宋艷麗.簡易自動電阻測試儀的設計[J].黃岡職業技術學院學報，2011（12）:100-102.

[2]石從剛.基于MSP430F149的高精度電阻測試儀的設計[J].儀表技術，2013（5）:29-32.

[3]徐明.基于MSP430G2553的智能脈搏測試儀設計[J].自動化應用，2015（6）:78-79.

[4]胡大可.MSP430系列超低功耗16位單片機原理與應用（第三版）[M]，北京航空航天出版社，2006.

[5]MSP430Gx53, Mixed Signal Microcontroller[J]. SLAS735-SEPTEMBER 2012,http://www.ti.com

Design of Simple Intelligent Resistance Measuring Instrument Based on MSP430G2553

Xu Ming
(1.School of Automation ,Wuhan University of Technology ,Wuhan Hubei, 430000；2.Department of Mechanical and Electrical Engineering , Xiantao Polytechnic Institute,Xiantao Hubei, 433000)

The simple intelligent resistance measuring instrument is designed with an MSP430G2553 single chip computer as the core component. The system has realized resistance to voltage conversion through 10 bit A/D cnoverter inside the microcomputer It has the functions of automatic range switching and realtime resistance value measuring & displaying.The whole system measurement error is below 1%.It also has the features of high measurement precision ,fast speed,low power consumption,good stability,easy operation and so on It has good practical value

Resistance;MSP430G2553;A/D converter

湖北省教育科學“十二五”規劃2012年度立項課題（2012B397）--電子設計競賽引導下的《單片機》與《C語言》課程整合研究。

徐明（1977年11月）,男，湖北仙桃人，副教授，武漢理工大學訪問學者，主要研究領域為嵌入式系統及應用。