基于低功耗单片机的智能综合仪表设计

由公式(3)可知PT100的阻值测量只跟U1、U2、I相关，这样就消除了引线带来的误差，从公式中可得PT100的精度由U1、U2的测量精度。具体测量方法如下:首先测得U2电压值，已知5V基准和电阻R4，可算得流经PT100的电流量，然后测得U1，即可计算得到PT100的阻值。

图2 通用输入端口

3.2 模拟信号输出与点阵液晶显示设计

智能综合仪表的模拟量输出是工业标准输出4-20mA。要得到4-20mA可以通过1-5SV模拟电压输出通过V-I变换电路得到。而得到1-5V 模拟电压输出大部分是通过数模转换器(DAC)来做到的，但是目前许多单片机内部没有集成DAC(包括MSP430F149)，即使有些单片机集成了 DAC，DAC的精度往往也不高。在高精度的应用中还是需要外接DAC，显然这样就增加了成本。但是几乎所有的单片机(包括MSP430F149)都提供定时器或者PWM输出功能。本仪表就是应用MSP430F149的PWM输出，经过简单的变换电路来实现DAC，这大大降低AO部分的成本、减少了体积，并提高了精度。

液晶屏选择Truly公司的MSC-G19264DYSY-070W STN屏，该屏的象素是192×128，供电电压为3.3V，符合MSP430F149的I/O口电平范围，可以非常方便连接。背光采用了5V供电的高亮度比D面光设计，使显示的画面即使在能见度很低的情况下看起来也非常亮、非常清晰。它的工作范围为-20-70℃，在智能综合仪表的工作温度范围(0- 55℃)之内。整个液晶屏的工作电流仅为75mA，比普通点阵液晶屏要低的多，从而大大降低了整个系统的功耗。

3.3 实时时钟设计

智能综合仪表具有实时时钟功能，实时时钟芯片采用PhilipsPCF8563，具有极高的精确度。采用I2C总线接口，数度可达400KHZ。具有年份和闰年跟踪。具有可编程警告器，低电压监测器。计数器的计数范围从秒到年，另外计数器/定时器可以用于精确地触发定时应用。内部带上电复位电路。带操作时钟的待机电流很低，在VDD=3.0V和Tamb=25下典型的功耗只有250nA。图3是PCF8563应用电路图。

图3 PCF8563应用电路图

3.4 按键接口与外部存储器设计

仪表面板上一共有8个按键，分别是上、下、左、右、SET、ENTER和两个特殊功能键。上、下、左、右四个键分别用来在画面中向四个方向移动光标，上和下还具有数字的滚动功能，SET键用来激活画面中相应的选项，ENTER键用来确认。特殊功能键1用来切换组态画面和系统运行显示画面。特殊功能键2暂时保留。在设计中采用与液晶屏共用数据端口，通过74HC245来隔离。因为74HC245具有三态输出功能，所以按键和液晶屏不会互相干扰。