基于launchpad的简易数字万用表

一：本设计基于 MSP430G2231 为核心控制系统，结合适量的硬件设计， 配合 12864 液晶，制作出一个自动量程的电压，电阻，温度测试仪表。

电压量程 在 0-11V,电阻档量程：0-100kΩ，温度适于室温测量。

此表多适用于电子 DIY 爱 好者使用。

二：原理当被测电压 VDD 时，由上图可知，我们只需测出 V 值，即可知道 VDD 值。

VDD=V*(R9+R10)/R10.而 V 的值可用 430 的 ADC 采集得到。

2. 电阻测量：原理和电压测量一样当 VDD 已知，R10 已知，V 已知时。

R9 的阻值： R9=(VDD/V-1)*R10。

3：温度测量：基于 18B20。

DS1820 数字温度计以 9 位数字量的形式反映器 件的温度值。

DS1820 通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央微处理器和 DS1820 之间仅需一条连 接线（加上地线）。

用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外 部电源。

因为每个 DS1820 都有一个独特的片序列号， 所以多只 DS1820 可以同时连在 一根单线总线上， 这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。

这一特性在 HVAC 环境控制、 探测建筑物、仪 器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。

整体设计思路三：电路实现1：电阻与电压测量外围硬件电路图，电压测量时，高电位端接红表笔，低电位 端接黑表笔。

通过运放的电压跟随，解决了数字万用表仅使用于测量恒压源的窘 境， 但同时也由于运放的限制， 测量电压范围变小。

当测量电压低于 2V 时， ADC0 采集的电压值有效，作为测量值，而 ADC1 采样无效。

每次测量都是由大量程开 始，通过程序判断，该量程是否合适，如量程太大，进行小量程切换。

2：电阻的测量是本设计的经典，不借助于模拟开关，手动开关选档。

而借助于 单片机 IO 口的上拉输出，高阻态输入完成自动选档。

如当 P12 为高电平时，P13 为高阻态时，R5 与被测电阻形成通路分 IO 口电压，然后再经 358 跟随供 AD 采 集。

通过切换 P12，P13 的输入输出状态即可实现档位切换。

2:18B20 具有很多优秀的特性，如零待机功耗，独特的单线接口仅需一个端口引 脚进行通讯，报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器 件。

3：电源模块 因为用的是 MSP430 的 LAUNCHPAD 开发板，故 3,5V 供电电压不用单独 制作。

只需产生运放需要要的 12V 电压，本设计依赖 34063 的芯片的升压，由 5V 升到 12V。

4：液晶显示模块此设计也是经典之举，尽管抬高了此作品的造价，因 430 总共只有 10 个可操控 IO 口，而一般的显示模块都得用 8 个左右，而用 12864 的串行模式，同时运用MSP430 的 SPI 通信，既方便又高效的完成了液晶显示的操作。

同时采用 5 分 钟定时息屏操作，从根本上解决了低功耗的问题，环保，节约。

关于 12864 这 里不再赘述。

4：按键模块因为设计温度是一直显示，所以就只需对电阻，电压进行选择。

所以运用了两个 按键作为人际交互手段，而复位按键由 MSP430 开发板自身提供。

源码： /* * main.c */ #include <msp430.h> typedef struct REG{ unsigned bit0 : 1; unsigned bit1 : 1; unsigned bit2 : 1; unsigned bit3 : 1; unsigned bit4 : 1; unsigned bit5 : 1; unsigned bit6 : 1; unsigned bit7 : 1; }REG; typedef enum STATE{ WELCOME = 1, VOLTAGE, RESISTANCE }STATE;#define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define jump_ROM 0xCC #define start 0x44 #define read_EEROM 0xBE typedef unsigned char byte; typedef unsigned int word; #define N_SAMPLE 12 #define P1 ((REG *) 0x0021) #define RS P1->bit7 #define DQ P1->bit4 //DS18B20 数据口 void dispnum(unsigned int a,unsigned char x,unsigned char y) ; void dispuserset(unsigned int a,unsigned char x,unsigned char y); volatile STATE state = WELCOME; word adc_value[N_SAMPLE]; unsigned char TMPH,TMPL; void Key_Init(void) { P2SEL &= ~BIT6 + ~BIT7; P2REN |= BIT6 + BIT7; P2OUT |= BIT6 + BIT7; P2IE |= BIT6 + BIT7; P2IES |= BIT6 + BIT7; P2IFG &= ~BIT6 + ~BIT7; } void TimerA0_Init(void) { TACCR0 = 30000; TACCR1 = 20000; TACTL = TASSEL_2 + MC_2 + ID_3; TACCTL1 = CCIE; TACTL |= TACLR; } void ADC_Init(void) { ADC10CTL1 = CONSEQ_2;ADC10CTL0 = ADC10SHT_2 + MSC + ADC10ON + ADC10IE; ADC10DTC1 = N_SAMPLE; ADC10SA = (word) adc_value; } void ADC_Channel_Select(word channel) { ADC10CTL1 &= 0x0fff; ADC10CTL1 |= channel; ADC10AE0 &= 0x00; ADC10AE0 = (1 << (channel >> 12)); }inline void SPI_Init(void) { USICTL0 |= USIPE6 + USIPE5 + USIMST + USIOE; USICTL1 |= USICKPH + USIIE; USICKCTL = USIDIV_4 + USISSEL_2; USICTL0 &= ~USISWRST; __enable_interrupt(); } void SPI_Transmit(byte data) { USISRL = data; USICNT = 8; // while (!(USIIFG & USICTL1)); LPM0; } /******************************************************************** * 名称 : delay() * 功能 : 延时函数 * 输入 : 无 * 输出 : 无 ***********************************************************************/ void delay(unsigned int yN) { unsigned int i; for(i=0; i<yN; i++) ; }/******************************************************************** * 名称 : Reset() * 功能 : 复位 DS18B20 * 输入 : 无 * 输出 : 无 ***********************************************************************/ uchar Reset(void) { uchar deceive_ready; DQ = 0; delay(29); DQ = 1; delay(3); deceive_ready = DQ; delay(25); return(deceive_ready); } /******************************************************************** * 名称 : read_bit() * 功能 : 从 DS18B20 读一个位值 * 输入 : 无 * 输出 : 从 DS18B20 读出的一个位值 ***********************************************************************/ uchar read_bit(void) { uchar i; DQ = 0; DQ = 1; for(i=0; i<3; i++); return(DQ); } /******************************************************************** * 名称 : write_bit() * 功能 : 向 DS18B20 写一位 * 输入 : bitval（要对 DS18B20 写入的位值） * 输出 : 无 ***********************************************************************/ void write_bit(uchar bitval) { DQ=0;if(bitval==1) DQ=1; delay(5);DQ=1; } /******************************************************************** * 名称 : read_byte() * 功能 : 从 DS18B20 读一个字节 * 输入 : 无 * 输出 : 从 DS18B20 读到的值 ***********************************************************************/ uchar read_byte(void) { uchar i,m,receive_data; m = 1; receive_data = 0; for(i=0; i<8; i++) { if(read_bit()) { receive_data = receive_data + (m << i); } delay(6); } return(receive_data); } /******************************************************************** * 名称 : write_byte() * 功能 : 向 DS18B20 写一个字节 * 输入 : val（要对 DS18B20 写入的命令值） * 输出 : 无 ***********************************************************************/ void write_byte(uchar val) { uchar i,temp; for(i=0; i<8; i++) { temp = val >> i; temp = temp & 0x01; write_bit(temp); delay(5); } }/********************************************************************* 名称: GETDATA()* 功能: 获取数据* 输入: 无* 输出: 温度值，整数***********************************************************************/ unsigned int GETDATA(){unsigned int temp;DQ = 0;Reset();write_byte(jump_ROM);write_byte(start);Reset();write_byte(jump_ROM);write_byte(read_EEROM);TMPL = read_byte();TMPH = read_byte();temp = TMPL>>4 + 4<<TMPH;return temp;}void LCD_Write_Cmd(byte com){RS = 1;SPI_Transmit(0xf8);SPI_Transmit(0xf0 & com);SPI_Transmit(0xf0 & (com << 4));RS = 0;}void LCD_Write_Dat(byte dat){RS = 1;SPI_Transmit(0xfa);SPI_Transmit(0xf0 & dat);SPI_Transmit(0xf0 & (dat << 4));RS = 0;}void LCD_Pos(byte x, byte y){byte pos;switch(x){case 0:x = 0x80;break;case 1:x = 0x90;break;case 2:x = 0x88;break;case 3:x = 0x98;break;default:break;}pos = x + y;LCD_Write_Cmd(pos);}void LCD_Init(void){LCD_Write_Cmd(0x30);LCD_Write_Cmd(0x0c);LCD_Write_Cmd(0x01);LCD_Write_Cmd(0x02);LCD_Write_Cmd(0x80);}void LCD_Write_Str(byte x, byte y, char *str) {LCD_Pos(x, y);while (*str){LCD_Write_Dat(*str++);}}void LCD_Clear_Screen(void){LCD_Write_Cmd(0x34);LCD_Write_Cmd(0x30);LCD_Write_Cmd(0x01);}void Disp_Welcome_Msg(void){LCD_Write_Str(0, 1, "自动量程仪表");LCD_Write_Str(1, 0, "温度: °C");LCD_Write_Str(2, 0, "1:电阻2:电压");LCD_Write_Str(3, 0, " 欢迎使用");}word filter(void){word ad_val;int i;for (i = 0; i < N_SAMPLE; i++){ad_val += adc_value[i];}ad_val /= N_SAMPLE;return ad_val;}void Measure_Voltage(void){word ad_val = 0;byte flag=0;LCD_Write_Str(2, 0, " ");LCD_Write_Str(2, 0, "电压:");LCD_Write_Str(3, 0, " ");ADC_Channel_Select(INCH_1);ADC10CTL0 &= ~ENC;while (ADC10CTL1 & BUSY); // Wait if ADC core is activeADC10CTL0 |= ENC + ADC10SC; // Sampling and conversion start LPM0;ad_val = filter();if (ad_val > 150){flag=1;}else{flag=0;ADC_Channel_Select(INCH_2);ADC10CTL0 |= ADC10SC;LPM0;ad_val = filter();}if(flag==1){ad_val=ad_val*1.05;dispuserset(ad_val,3,2);}else{ad_val=ad_val*3.60;dispuserset(ad_val,3,2);}LCD_Write_Str(3, 4, "V");}inline void Measure_Resistance(void){byte flag=0;word ad_val,temp_adc;LCD_Write_Str(2, 0, " ");LCD_Write_Str(2, 0, "电阻:");LCD_Write_Str(3, 0, " ");P1DIR |= BIT2;P1DIR &= ~BIT3;P1OUT |= BIT2;ADC_Channel_Select(INCH_0);ADC10CTL0 |= ENC + ADC10SC; // Sampling and conversion start LPM0;ad_val = filter();if (ad_val > 150){flag=1;}else{flag=0;P1DIR |= BIT3;P1DIR &= ~BIT2;P1OUT |= BIT3;ADC_Channel_Select(INCH_0);ADC10CTL0 |= ENC + ADC10SC; // Sampling and conversion start LPM0;ad_val = filter();}if(flag==1){temp_adc=1024-ad_val; //（带小数显示）temp_adc=ad_val*10/temp_adc;temp_adc=50*temp_adc;dispuserset(temp_adc,3,2);LCD_Write_Str(3, 4, "KOH");}else{temp_adc=1024-ad_val; //（整数显示）temp_adc=ad_val*10/temp_adc;temp_adc=100*temp_adc;dispnum(temp_adc,3,2);LCD_Write_Str(3, 4, "OH");}}void main(void) {WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;P1DIR |= BIT7 + BIT4;SPI_Init();LCD_Init();ADC_Init();Key_Init();TimerA0_Init();P1DIR |= BIT0;// Disp_Welcome_Msg();for(;;){switch(state){case WELCOME:Disp_Welcome_Msg();//dispnum(GETDATA(),1,2);break;case RESISTANCE:Measure_Resistance();break;case VOLTAGE:Measure_Voltage();break;}LPM0;}}#pragma vector = USI_VECTOR__interrupt void USI_ISR(void){USICTL1 &= ~USIIFG;LPM0_EXIT;}#pragma vector = TIMERA1_VECTOR __interrupt void TIMERA1_ISR(void) {switch(TAIV){case 2:TACCR1 += 20000;LPM0_EXIT;break;}}#pragma vector = ADC10_VECTOR __interrupt void ADC10_ISR(void) {LPM0_EXIT;}#pragma vector = PORT2_VECTOR __interrupt void PORT2_ISR(void) {if (TACCTL0 & CCIFG){if (P2IFG & BIT6){if (state == VOLTAGE){state = WELCOME;}elsestate = VOLTAGE;}}if (P2IFG & BIT7){if (state == RESISTANCE){state = WELCOME;}else{state = RESISTANCE;}}TACCTL0 &= ~CCIFG;TACCR0 += 30000;}P2IFG &= ~BIT6 + ~BIT7;}/********************************************************************************/ void dispnum(unsigned int a,unsigned char x,unsigned char y) //整数显示(4位数-9999){unsigned char flag,i=0;unsigned char out[5];out[0]=' ';out[1]=48+(a/1000);a=a%1000;out[2]=48+(a/100);a=a%100;out[3]=48+(a/10);out[4]=48+(a%10);flag=0;for(i=1;(i<4)&&(flag==0);i++){if(out[i]==48){out[i]=32;}{flag=1;}}LCD_Pos( x, y);i=0;while (i<5){LCD_Write_Dat(out[i]);i++;}}void dispuserset(unsigned int a,unsigned char x,unsigned char y)//小数显示(2位数+2位小数-99.99){unsigned char flag,i=0;unsigned char out[5];out[0]=48+(a/1000);a=a%1000;out[1]=48+(a/1000);a=a%100;out[2]='.';out[3]=48+(a/10);a=a%10;out[4]=48+a;flag=0;for(i=0;(i<2)&&(flag==0);i++){if(out[i]==48){out[i]=32;}else{flag=1;}}LCD_Pos( x, y);while (i<5){LCD_Write_Dat(out[i]); i++;}}。