论文总字数：31137字

摘 要

标准信号，是物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号值。传感器输出信号通常使用两种标准电信号，电流信号和电压信号。传感器输出电流信号一般为4~20mA或±20mA，传感器输出电压信号一般为±2.5VDC、±5VDC、±10VDC等。标准信号输出的传感器在岩土工程和工业控制系统中应用广泛，特别是电流输出的标准信号传感器适用于远距离传输，抗干扰能力强，如电流信号输出的沉降仪、电压信号输出的倾斜仪等。在大坝施工期中，用于安全监测的传感器随着大坝的施工过程而埋入或投入，方便携带的标准信号传感器读数仪广泛应用，能够测量标准信号传感器的电压或电流参数，两个通道，并对测量数据进行存储，把测量数据传送给PC机等。在安全监测自动化测试系统投入运行后，标准信号传感器读数仪可以对自动化测量模块进行读数校验或后备支持。

关键词：电压测量 电流测量

Standard signal sensor reading instrument based on MSP430

Abstract

Standard signal, is the physical form and the numerical range are in line with the international standard signal value. The output signal of the sensor usually uses two standard electrical signals, current signals and voltage signals. Sensor output current signal is generally 4~20mA or 20mA, the sensor output voltage signal is generally 2.5VDC, 5VDC, 10VDC, etc.. Standard signal output sensor is widely used in geotechnical engineering and industrial control system, especially the standard signal output current sensor for long-distance transmission, strong anti-interference ability, such as the output current signal and voltage signal output settlement instrument tiltmeter etc.. In the dam construction period, sensor safety monitoring with the dam construction process and buried or input for widely used standard signal sensor reading instrument is convenient to carry, can voltage or current measurement standard signal sensor, two channel, and storage of measurement data, the measurement data is transmitted to the PC machine. After the safety monitoring automation system is put into operation, the standard signal sensor reader can read or backup the automatic measurement module.

Keywords： Voltage measurement Current measurement

目 录

摘 要 2

Abstract 3

第一章 引 言 6

1.1 选题背景与意义 6

1.2 设计目的 6

1.3 设计要求 7

1.4 课题研究步骤 7

第二章 标准信号传感器读数仪的方案设计 9

2.1 设计方案 9

2.2 直流电压测量原理 9

2.3 直流电流测量原理 11

第三章 传感器读数仪的硬件电路设计 13

3.1 Altium Designer 10介绍 13

3.2 控制电路 14

3.2.1 msp430单片机简介 14

3.2.2 MSP430单片机系统性能特点 14

3.3 单片机的选择 15

3.4 MSP430F149最小系统 16

3.4.1 晶振电路 17

3.4.2 通讯接口电路 17

3.4.3 数据存储电路 18

3.4.4 电源电路 18

3.5 负电压转换模块 19

3.5.1 LM358简介 19

3.5.2 负电压转换原理图 19

3.6 电流电压转换模块 20

3.7 显示模块 20

3.7.1 LCD1602 20

3.8 按键电路 21

3.9 本章小结 21

第四章 软件设计 22

4.1 Code Composer Studio 6.0.1软件介绍 22

4.2 系统的软件下载 22

4.3 主程序流程图设计 23

4.4 子程序流程图设计 24

4.4.1 电流电压转换测量流程图 24

4.4.2 多量程转换测量流程图 25

4.4.3 按键电路流程图 26

4.4.4 显示模块子程序 26

4.5 本章小结 27

第五章 读数仪的调试 28

5.1 硬件调试 28

5.2 软件调试 28

第六章 结束语 29

致 谢 30

参考文献 31

附 录 32

第一章 引 言

1.1 选题背景与意义

单片机技术的发展源于计算机产业的发展。在当代电子技术领域中，形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。在创造出单片机之前，机电行业的自动化往往取决于数控系统，这些数控系统是由复杂的电子线路组成的；或在放入到控制对象里去之前，利用通用电子计算机进行机械、电气加固，但像这种大型、高成本的系统是很难被用户和买家所接受的。在对应单片机系统新的要求下，单片机就这样形成了。

当前社会，单片机技术显然已经被人们用到生活中的每个领域，甚至现在都很难找到用不到单片机的地方。民用豪华轿车的安全保障系统，电冰箱、洗衣机、微波炉，电子玩具、安全监控，自动贩卖机，潜艇上各种仪表，计算机控制，飞机上远程监控，风压自动测量，工业自动化过程的实时控制和数据处理，生活中使用广泛的银行卡和各种具有磁性的卡，自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械等等，这些生活中常见的东西都要利用于单片机。对于我们电气自动化的学生，我们要对单片机有足够的兴趣和爱好，努力学好单片机原理，熟练掌握对应用单片机的知识，对我们来说是有着很深厚的现实意义的。而实验室单片机教学及研发不可或缺的，随着单片机技术的发展，在传统的单片机仿真实验需要大量的成本，而且效率也低，显然已经不能跟上现代科技发展的需求了。

1.2 设计目的

大坝安全监测系统的发展一般包括测量方式的发展和一次采集元件（传感器）的发展。

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