基于低功耗單片機的智能綜合儀表設計

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(xiàn)帶來(lái)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(diǎn)陣液晶顯示設計

智能綜合儀表的模擬量輸出是工業(yè)標準輸出4-20mA。要得到4-20mA可以通過(guò)1-5SV模擬電壓輸出通過(guò)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(guò)數模轉換器(DAC)來(lái)做到的，但是目前許多單片機內部沒(méi)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(shí)器或者PWM輸出功能。本儀表就是應用MSP430F149的PWM輸出，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的變換電路來(lái)實(shí)現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面光設計，使顯示的畫(huà)面即使在能見(jiàn)度很低的情況下看起來(lái)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。整個(gè)液晶屏的工作電流僅為75mA，比普通點(diǎn)陣液晶屏要低的多，從而大大降低了整個(gè)系統的功耗。

3.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘設計

智能綜合儀表具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片采用PhilipsPCF8563，具有極高的精確度。采用I2C總線(xiàn)接口，數度可達400KHZ。具有年份和閏年跟蹤。具有可編程警告器，低電壓監測器。計數器的計數范圍從秒到年，另外計數器/定時(shí)器可以用于精確地觸發(fā)定時(shí)應用。內部帶上電復位電路。帶操作時(shí)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應用電路圖。

圖3 PCF8563應用電路圖

3.4 按鍵接口與外部存儲器設計

儀表面板上一共有8個(gè)按鍵，分別是上、下、左、右、SET、ENTER和兩個(gè)特殊功能鍵。上、下、左、右四個(gè)鍵分別用來(lái)在畫(huà)面中向四個(gè)方向移動(dòng)光標，上和下還具有數字的滾動(dòng)功能，SET鍵用來(lái)激活畫(huà)面中相應的選項，ENTER鍵用來(lái)確認。特殊功能鍵1用來(lái)切換組態(tài)畫(huà)面和系統運行顯示畫(huà)面。特殊功能鍵2暫時(shí)保留。在設計中采用與液晶屏共用數據端口，通過(guò)74HC245來(lái)隔離。因為74HC245具有三態(tài)輸出功能，所以按鍵和液晶屏不會(huì )互相干擾。