论文题目：简易数字式电阻、电容、电感测量仪
专
业：微电子学
学
生：马海兵
指导教师：柴
（签名）__________
钰
（签名）__________
摘
要
近几年来，电子行业的发展速度相当快，电子行业的公司企业数目也不断增多。这
个现象带来的直接结果是电子行业方面的人才需求不断增多。所以，现在大多数高校都
开设与电子类相关的专业及课程，为社会培养大量的电子行业的人才。做过电路设计的
工作人员或者学生大多数使用万用表来测量一些元件参数或者电路中的电压电流。然而
万用表有一定的局限性，它只能测量有限种类的元器件的参数，对于电容和电感等一些
电抗元件就无能为力了。所以制作一种简便的电容电感测量仪显得尤为重要，方便电路
设计人员或者高校电子类专业的学生测量电路中需要用到的电容及电感的具体值。
本次设计的思想是基于以上原因提出来的。该系统以 TI 公司的 16 位超低功耗单片
机 MSP430F149 为控制核心，搭配必要的外围电路对电阻、电容和电感参数进行测量。系
统的基本原理是将电阻阻值、电容容值、电感感值的变化均转换成方波脉冲频率的变化，
利用计数器测频后通过单片机做运算，最后计算出待测元件的各个参数并显示在 128×64
液晶屏幕上。系统使用按键设置及选择系统参数，使用 128×64 液晶屏作为显示部分，
使用继电器完成自动量程转换，实现了全自动化测量。测量时，只需将待测元件引脚夹
在测试仪的输入端，用按键操作需要测量的参数，便可以很快测出被测元器件的参数，
简便易用。实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。
关键词：
MSP430F149 单片机；电阻测量；电容测量；电感测量
论文类型：应用型
Title: Simply Measuring Device of Resistances, Capacitances and
Inductances
Major: Microelectronics
Name: Ma Haibing
(Signature) __________
Supervisor: Chai Yu
(Signature) __________
ABSTRACT
In recent years, the electronics industry is a very fast pace of development,
the electronics industry companies directly caused by the growing needs of the
community have continued to increase. So now most universities have opened with
the electronics and related professional courses for the community to nurture
a large number of electronics industry professionals. Done circuit design staff
or students should be used multimeter to measure the parameters of a number of
components in the circuit voltage or current. Multimeter has some limitations,
however, it can only measure the parameters of the limited types of components
for capacitors and inductors and some reactance components on the powerless. So
make a simple RLC meter basis is particularly important to facilitate the circuit
design staff or university students are required to facilitate the measurement
circuit used in the specific capacitance and inductance values.
The design idea is based on the above reasons put forward. The system uses TI's
MSP430F149 16-bit ultra-low power microcontroller for the control of the core,
with the necessary external circuit resistance, capacitance and inductance
parameters were measured. The basic principle of the system is resistor,
capacitance values, changes in inductance are converted square wave pulse
frequency conversion, frequency measurement using the counter to do after the
operation through the microcontroller, and finally calculate the device under
test and display various parameters In the 128 × 64 LCD screen. Use buttons to
set the whole system and selection of system parameters, using 128 × 64 LCD screen
as the display part of the range using the relay automatically switches to achieve
a fully automated measurements. Measurement, the measured components simply
caught in the tester pin input, with the key operation parameters to be measured,
we can easily measure the parameters of the tested components, easy to use.
Experimental results show that the system is stable and high accuracy.
Key words:MSP430F149 Microcontroller, Resistance Measurement,
Capacitance Measurement ,Inductance Measurement
Type of thesis: Applied
目录
1 绪
论..................................................................................................................................................... 1
1.1 元器件参数测量仪 .............................................................................................................................. 1
1.2 元器件参数测量仪常用解决方案...................................................................................................... 1
1.2.1 平衡电桥法测量原理............................................................................................................. 1
1.2.2 利用 NE555 芯片和电容电感组成的震荡电路测量原理 .................................................... 2
1.2.3 利用运算放大器 LM311 及外围组成的震荡电路测量原理 ................................................ 2
1.3 本系统实现的的功能和指标............................................................................................................. 3
2 系统设计和分析 ....................................................................................................................................... 4
2.1 简易电阻、电容电感测量仪的原理................................................................................................. 4
2.2 简易电阻、电容电感测量仪的系统分析 ........................................................................................ 4
2.3 简易电阻、电容电感测量仪的系统框图 ........................................................................................ 5
3 系统的控制部分及人机交互处理............................................................................................................ 5
3.1 MSP430F149 单片机 .......................................................................................................................... 5
3.1.1 MSP430F149 单片机简介........................................................................................................ 5
3.1.2 MSP430F149 单片机主要功能部件 ....................................................................................... 6
3.2 MSP430F149 单片机最小系统简介.................................................................................................. 8
3.2.1 单片机的最小系统的电源电路............................................................................................. 8
3.2.2 串口通信电路 ......................................................................................................................... 8
3.2.3 复位电路 ................................................................................................................................. 9
3.2.4 时钟电路 ................................................................................................................................. 9
3.2.5 并口调试电路 ....................................................................................................................... 10
3.3 128×64 液晶显示器 ...................................................................................................................... 10
3.3.1 128×64 液晶简介.................................................................................................................. 10
3.3.2 128×64 时序图...................................................................................................................... 12
3.4 键盘原理简介 ................................................................................................................................... 13
3.5 频率计数器工作原理 ..................................................................................................................... 14
3.5.1 计数器电路介绍 ................................................................................................................... 14
3.5.2 74LS393 功能及特点............................................................................................................ 14
3.5.3 计数器原理图 ....................................................................................................................... 16
4 模拟电路设计......................................................................................................................................... 17
4.1 电阻测量电路 ................................................................................................................................... 17
4.1.1 电阻测量原理介绍............................................................................................................... 17
4.1.2 电阻的计算方法及简单原理图........................................................................................... 18
4.1.3 电阻测量电路完整原理图................................................................................................... 19
4.1.4 ADVFC32 原理简介 ................................................................................................................ 19
4.1.5 ADVFC32 输入方波脉冲的特点............................................................................................ 20
4.2 电容、电感测量电路 ....................................................................................................................... 21
4.2.1 电容、电感测量原理介绍................................................................................................... 21
4.2.2 LM311 功能和原理简介........................................................................................................ 22
4.2.3 电容、电感测量电路的完整原理图 .................................................................................. 22
4.3 系统电源电路设计 ........................................................................................................................... 24
4.3.1 电源电路的基本要求........................................................................................................... 24
4.3.2 三端稳压芯片功能简介....................................................................................................... 25
4.3.3 本系统利用三端稳压芯片所设计的电源电路原理图 ...................................................... 26
5 软件设计 ................................................................................................................................................ 28
5.1 中断程序流程图 ............................................................................................................................... 28
5.2 主程序流程图 ................................................................................................................................... 29
6 系统测试 ................................................................................................................................................ 29
6.1 数据测试 ........................................................................................................................................... 29
6.1.1 测量工具及方法 ................................................................................................................... 29
6.1.2 电阻测试数据 ....................................................................................................................... 29
6.1.3 电容测试 ............................................................................................................................... 30
6.1.4 电感测试 ............................................................................................................................... 30
6.2 误差分析 ........................................................................................................................................... 31
6.3 总结 ................................................................................................................................................... 31
致谢 ............................................................................................................................................................ 33
参考文献 .................................................................................................................................................... 34
附
录 ........................................................................................................................................................ 35
附录 1：MSP430F149 最小系统原理图................................................................................................... 35
附录 2：简易电阻、电容电感测量仪完整原理图 ............................................................................... 36
附录 3：部分源程序 ................................................................................................................................ 36
附录 4：实物照片 .................................................................................................................................... 40
1 绪
论
1.1 元器件参数测量仪
在现代化生产、学习、实验当中，往往需要对某个元器件的具体参数进行测量，在
这之中万用表以其简单易用，功耗低等优点被大多数人所选择使用。然而万用表有一定
的局限性，比如：不能够测量电感，而且容量稍大的电容也显得无能为力。所以制作一
个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。
现在国内外有很多仪器设备公司都致力于低功耗手持式电抗元器件测量仪的研究
与制作，而且精度越来越高，低功耗越来越低，体积小越来越小一直是他们不断努力的
方向。
该类仪器的基本工作原理是将电阻器阻值的变化量，电容器容值的变化量，电感器
电感量的变化量通过一定的调理电路统统转换为电压的变化量或者频率的变化量等等，
再通过高精度 AD 采集或者频率检测计算等方法来得到确定的数字量的值，进而确定相
应元器件的具体参数。电阻的参数主要是电阻值，电容的参数包括:电容值、损耗系数，
电感的参数包括:电感值、品质因素。
1.2 元器件参数测量仪常用解决方案
1.2.1 平衡电桥法测量原理
桥电路由未知阻抗 z ，已知标准电阻 RS 和具有总电阻 RP 的电阻性电位计组成，电
桥各元素分别是 Z 、 Rs 、 1  xRP 、 xRP 。其中 x 代表电位计变换的位置。电桥由正弦交
流电源 u 0 供电，频率为 0 U d 为桥路输出电压。
当改变电位计 x 的位置时，就可得到半平衡电桥。真正的半平衡状态是 U d 与一个特
定的桥路电压相差 900。可用相敏检测仪检测出来。
通常相敏计有倍增式和同步式两种，其检出信号 V0 取决于输入 v1 和另一个参考电压
v2 ，设
1
v1  2V1 sin( wt   )
v2  2V2 sin wt
那么，在倍增型 V0 可用式（1）表示，同步式 V0 可用式（2）表示：
V0  V1V2 cos 
（1）
V0  2 2V1 cos / 
（2）
如果 v1 、 v2 相差 900 输出 V0 为 0，如果 v d 是输入信号，桥式电路中另一个指定信号
是参考信号，相敏计输出为 0，这将意味着 v d 和指定电压相位差 900,表明是半平衡状态。
在两个指定电压下，能够获得两个独立的半平衡。达到平衡时所测得的数据 x 和 RS
用来计算未知参数 Z 。根据被测阻抗的特性按照以下分析可以得到两种平衡。
图 1.1 测量阻抗 Z 的电桥电路和电感阻抗半平衡向量图
1.2.2 利用 NE555 芯片和电容电感组成的震荡电路测量原理
该方法是利用 NE555 芯片和电容电感构成震荡电路，把较难测量的物理量转变成精
度较高且较容易测量的物理量。把电子元件的集中参数 R、L、C 转换成频率信号 f，然后
利用单片机计数后在运算求出 R、L、C 的值，并送显示，转换的原理分别是 RC 震荡和 LC
三点式震荡。这种转换就是把模拟量转换为数字量，频率 f 是单片机很容易处理的数字
量，这种数字化处理一方面便于使仪表实现智能化，另一方面也避免了由指针读数引起
的误差。缺点是，外围电路较复杂，并且测量范围有限。
1.2.3 利用运算放大器 LM311 及外围组成的震荡电路测量原理
该电路外围电路简单，工作稳定可靠，LM311 输出的方波波形整齐稳定，方便单片
2
机或者计数器的测量。LM311 和电容电感配合组成的震荡电路最高震荡频率可达 4MHz，
1
5
R4B
K
1
4
1
2
感
电
容
电
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0
K
5
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C11
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1
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3
R4C
K
0
0
1
R4A
6
1
+5.0V
所以可以测量很宽范围内的电容值和电感值。该方案原理图如图 1.2 所示：
图 1.2 LM311 和电容电感组成的震荡电路
经过仔细比较和优化，本系统最终决定采用 LM311 和电容电感组成振荡电路的方法
来进行电容电感，然后通过单片机和计数器组成的频率测量电路最终计算出电容值和电
感值。选择该方案的原因是由于该方案可行性比较高，外围电路难度适中，测量范围宽，
系统总体功耗较低，可以满足本次设计要求。
1.3 本系统实现的的功能和指标
本次设计的题目源于 2010 年四川省 TI 杯模拟及模数混合电子设计竞赛题目的 A 题。
这是一个综合性挺强的题目，主要考察学生的数模混合电路的设计。在此基础上稍加改
动，既满足了毕业设计的难度要求，又符合自己的兴趣爱好。原题的要求如下：
（1）测量电阻范围：100～1M，测量精度： 5% ；
（2）测量电容范围：100pF～10000 pF，测量精度： 10% ；
（3）测量电感范围：100H～10mH，测量精度： 10% ；
（4）使用键来设置测量的种类和单位，并显示；
（5）自制电源。
本次设计中扩展了题目中要求的范围， 并且还增加了良好的人机交互界面。按键控
3
制、128×64 宽屏液晶显示测量结果，操作简便，一目了然。扩展后的范围如下：
（1）测量电阻范围：1～1M，测量精度： 5% ；
（2）测量电容范围：10pF～100000 pF，测量精度： 10% ；
（3）测量电感范围：30H～500mH，测量精度： 10% ；
2 系统设计和分析
2.1 简易电阻、电容电感测量仪的原理
本系统的基本工作原理是将电阻，电容，电感的变化量最终变成脉冲波频率的变化
量，通过单片机和由数字芯片搭建的计数器电路可以很方便的计算出脉冲波的频率，确
定频率之后可以通过相应的公式计算出各个器件的参数。
系统可以分为三部分：即电阻测量部分、电容测量部分、电感测量部分。每个部分
对应一块模拟电路，实现了相应元件的参数转换为脉冲波频率的变化。电阻测量的核心
芯片是 ADVFC32，该芯片功能是将电压的变化转换为随电压线性变化的频率的变化。电
感测量电路的核心是 LC 震荡电路，电路由已知电容和被测电感组成震荡回路，产生频
率随被测电感值变化的正弦波。电容测量电路和电感测量电路原理一样，只是将已知电
容换成已知电感，被测电容和已知电感构成震荡回路。
2.2 简易电阻、电容电感测量仪的系统分析
简易电阻、电容电感测量仪系统主要包括电阻值到方波脉冲频率的转换，电容值到
方波脉冲频率的转换，电感值到方波脉冲频率的转换。转换后的各路方波脉冲经过继电
器选择后进入 24 位二进制计数器模块，在单片机定时器的控制下，计算出检测到方波脉
冲的频率。得到频率值后，单片机根据相应元器件参数的计算公式计算出元器件的参数
并且在 128×64 宽屏液晶上面显示出结果。
系统一开机 128×64 液晶显示提示信息，提示用户选择需要测量的元件，选择后继
电器会跳动，选择相应的测量档位，然后系统进入等待状态中。当用户插入需要测量的
元件之后系统会在 1s 内测出元器件的所有参数，并且在液晶屏上显示出来，完成自动量
程转换。
经过分析，该系统的重点和难点在于测量电路的精确性和稳定性，测量精度完全取
决于测量电路的特性，所以我们决定使用标准精密电阻电容作为标称元件，用它们和实
4
际待测元件进行对比计算，从而得到被测元件的实际值。
2.3 简易电阻、电容电感测量仪的系统框图
本设计的原理框图如下图 2.1 所示，系统以 MSP430F149 单片机为控制核心，按键和
128×64 液晶实现了人机交互。
待测电容
或电感
待测电阻
电容、电感
测量电路
频率计数器
电阻测量电路
量程切换
量程切换
MSP430F149 单
片机
128×64 液晶
按键
图 2.1 系统原理框图
3 系统的控制部分及人机交互处理
3.1
MSP430F149 单片机
3.1.1 MSP430F149 单片机简介
TI 公司的 MSP430 系列是一个特别强调超低功耗的单片机品种，很适合应用于采用
电池供电的长时间工作场合。在这个系列中有很多型号，它们是由一些基本功能模块按
不同的应用目标组合而成。MSP430 系列的 CPU 采用 16 位精简指令系统，集成有 16 位寄
5
存器和常数发生器，发挥了最高的代码效率。它采用数字控制振荡器（DCO），使得从低
功耗模式到唤醒模式的转换时间小于 6us。其中 MSP430x41x 系列微控制器设计有一个 16
位定时器，一个比较器，96 段 LCD 驱动器和 48 个通用 I/O 引脚。
典型应用：捕获传感器的模拟信号转换为数据加以处理后发送到主机。其中芯片中
的比较器和定时器是工业仪表、计数装置和手持式仪表等产品设计中的理想选择。
该系列的单片机的特点如下所述：
（1） 低电压范围：1.8V…3.6V
（2） 超低功耗：活动模式电流为 225uA，待机模式电流为 0.8uA,
掉电模式（RAM
数据保持）电流为 0.1uA
（3） 五种省电模式
（4） 从待机模式到唤醒模式响应时间不超过 6us
（5） 频率锁相环 PLL+
（6） 16 位精简指令系统，指令周期 125ns
（7） 带有三个捕获/比较寄存器的 16 位定时器
（8） 集成 96 段 LCD 驱动器
（9） 片内比较器
（10）串行在线可编程，无需提供外部编程电压。
（11）采用保险熔丝的可编程代码保护措施
（12）闪烁存储器，器件具有 bootstrap 程序装载器
（13）64 脚 QFP 封装形式
3.1.2 MSP430F149 单片机主要功能部件
CPU: MSP430F149 单片机的 CPU 和通用微处理器基本相同，只是在设计上采用了面
向控制的结构和指令系统。MSP430F149 的内核 CPU 结构是按照精简指令集和高透明的宗
旨而设计的，使用的指令有硬件执行的内核指令和基于现有硬件结构的仿真指令。这样
可以提高指令执行速度和效率，增强了 MSP430F149 的实时处理能力。
存储器：存储程序、数据以及外围模块的运行控制信息。有程序存储器和数据存储
器。对程序存储器访问总是以字节形式取得代码，而对数据可以用字或者字节方式访问。
外围模块：经过 MAB、MADB、中断服务及请求线与 CPU 相连。MSP430F149 包含：时
钟模块、看门狗、定时器 A、定时器 B、比较器 A、串口 0/1、模数转换、端口、基本定
时器、DMA 控制器。图 3.1 所示为 MSP430F149 单片机的内部结构框图，图 3.2 所示为
MSP430F149 单片机的芯片管脚图。
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7
2
1
0
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7
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5
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1
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9
8
7
3
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2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
P3.4/UTXD0
P3.3/UCLK0
P3.2/SOMI0
P3.1/SIMO0
P3.0/STE0
P2.7/TA0
P2.6/ADC12CLK
P2.5/Rosc
P2.4/CA1/TA2
P2.3/CA0/TA1
P2.2/CAOUT/TA0
P2.1/TAINCLK
P2.0/ACLK
P1.7/TA2
P1.6/TA1
P1.5/TA0
P3.5/URXD0
P1.4/SMCLK
图 3.2 MSP430F149 芯片管脚图
4
3
3
3
P3.6/UTXD1
P1.3/TA2
5
1
6
1
P3.7/URXD1
P1.2/TA1
5
3
4
1
P4.0/TB0
P1.1/TA0
6
3
3
1
P4.1/TB1
P1.0/TACLK
7
3
2
1
P4.2/TB2
VREF-/VeREF-
8
3
1
1
P4.3/TB3
VeREF+
9
3
0
1
P4.4/TB4
T
U
O
X
0
4
9
P4.5/TB5
XIN
1
4
8
MSP430F149&247
P4.6/TB6
VREF+
2
4
7
P4.7/TBCLK
P6.7/A7
3
4
6
P5.0/STE1
P6.6/A6
4
4
5
P5.1/SIMO1
P6.5/A5
5
4
4
P5.2/SOMI1
P6.4/A4
6
4
3
P5.3/UCLK1
P6.3/A3
7
4
2
P5.4/MCLK
DVCC
P5.7/TBOUTH
8
4
1
P5.5/SMCLK
P5.6/ACLK
TDI/TCLK
TDO/TDI
RST/NMI
XT2OUT
P6.0/A0
P6.1/A1
P6.2/A2
K
XT2IN
AVCC
C
AVSS
DVSS
TMS
T
MSP430F149
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2
3
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5
5
5
5
6
6
6
6
6
2
U
图 3.1 MSP430F149 内部结构框图
3.2 MSP430F149 单片机最小系统简介
MSP430F149 单片机的最小系统原理图主要包括电源电路，I/O 接口电路，MAX232 串
口通信电路，并口调试电路，单片机复位电路，时钟电路。
3.2.1 单片机的最小系统的电源电路
电源电路以三端稳压芯片 ASM1117-3.3 为核心，将输入的 5V 电压稳定到 3.3V 供单
片机及外围芯片使用。该电路最终产生两路电压，一路为模拟电路供电，一路为数字电
路供电。模拟地和数字地需要用零欧电阻或者电感隔开以防止两边电路互相干扰。图 3.3
所示电路即为 MSP430F149 单片机最小系统电源电路。
A
R
2
+
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C
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2
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D
G
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D
图 3.3 单片机的最小系统电源电路
3.2.2 串口通信电路
该电路的主要功能是实现 TTL 电平和电脑 RS232 之间的转换。单片机通用的 TTL 电
平标准规定：大于 2.4V 为高电平，小于 0.4V 为低电平，而电脑上 RS232 电平标准是：
+10V 到+15V 表示逻辑 0，-10V 到-15V 表示逻辑 1。所以要想实现单片机和电脑通信，就
必须使用电平转换芯片 MAX232 或者其他电平转换芯片，实现电脑和单片机之间高低电平
的统一。图 3.4 即为 MSP430F149 单片机的电平转换电路，有了该电路就可以实现单片机
和电脑串口的通信，最终实现利用电脑远程控制系统的目的。
8
C10
0.1uF
DVCC3.3
6
+
V
2
VCC
1
3
U
4
C13
2
1
1
0
1
2
5
D
N
D
N
9
Connector
D
N
G
D
N
G
D
MAX3232CSE
G
0.1uF
G
6
-
V
D
N
G
5
1
C17
9
4
8
3
7
P3.5_2
P3.4_2
P3.7_1
8
9
P3.6_2
P3.5_1
3
1
2
1
P3.7_2
P3.6_1
7
0
1
6
1
D
N
P3.4_1
4
1
1
1
G
J
C2-
5
0.1uF
C2+
0.1uF
C1-
3
C1+
1
0.1uF
C11
C12
P3.4
P3.6
P3.5
P3.7
图 3.4 MAX232 串口通信电路
3.2.3 复位电路
复位电路的作用是实现单片机的异步复位，当单片机程序运行时发生死机，或者系
统需要重启时，可以按下复位按键，单片机复位后 PC 指针将指向程序最开始的地方。单
片机要想实现复位，就必须在复位端口上持续 10ms 以上的低电平，所以该复位电路中使
用了一个 0.1uf 的电容实现了上电复位的目的。上电后，电容充电需要一段时间，电容
充电时，电容和单片机复位管脚相连的地方电压缓慢上升，只要保持 10ms 的低电平时间
1
3
C
F
Cap
u
1
K
2
Cap
0.1uF
D
N
G
1
C
Res2
SW-PB
RST/NMI
3
K
R
0
1
MCU-SW1
Res2
R
DVCC3.3
就实现了单片机的上电复位。图 3.5 为 MSP430F149 单片机最小系统的复位电路原理图：
图 3.5 异步复位电路
3.2.4 时钟电路
时钟电路是协调整个系统同步运行的重要电路，时钟电路的稳定性决定了单片机工作
的稳定度。MSP430F149 单片机外围配备了两个无源晶振，一个 8MHz，一个 32768Hz。
单片机内部有 PLL 锁相环电路，可以实现时钟倍频。图 3.6 所示为时钟电路原理图：
9
XIN
XT2IN
C18
1
Y
2
2
Y
2
0
3
8
6
7
2
3
M
T
U
O
1
0
3
XT2OUT
1
X
C19
8
D
N
G
图 3.6 时钟电路
3.2.5 并口调试电路
MSP430F149 单片机支持并口在线调试，通过并口调试可以很方便的实现单片机单步
运行，全速运行，断点调试等，并且可以观察到各个变量及寄存器的具体数值。支持在
7
DVCC3.3
2
4
6
8
0
1
2
1
1
4
3
1
1
7X2
Header
1
RST/NMI
9
D
N
G
7
K
C
T
5
TMS
3
TDI/TCLK
1
TDO/TDI
P
线调试可以大大缩短了开发周期，易于查错。图 3.7 所示即为并口调试接口电路：
图 3.7 并口调试接口电路
3.3
128×64 液晶显示器
3.3.1 128×64 液晶简介
HS12864-15 系列中文图形液晶模块的特性主要由其控制器 ST7920 决定。ST7920 同
时作为控制器和驱动器，它可提供 33 路 com 输出和 64 路 seg 输出。在驱动器 ST7921 的
配合下，最多可以驱动 256×32 点阵液晶。图 3.8 所示为 128×64 液晶原理简图
10
图 3.8 128×64 液晶原理简图
HS12864-15 系列产品硬件特性如下：
（1） 提供 8 位，4 位并行接口及串行接口可选
（2） 并行接口适配 M6800 时序
（3） 自动电源启动复位功能
（4） 内部自建振荡源
（5） 64×16 位字符显示 RAM（DDRAM 最多 16 字符×4 行），LCD 显示范围 16×2 行）
（6） 2M 位中文字型 ROM（CGROM），总共提供 8192 个中文字型（16×16）
（7） 16K 位半字宽字型 ROM（HCGROM），总共提供 126 个西文字型（16×8）
（8） 64×16 位字符产生 RAM（CGRAM）
HS12864-15 系列产品软件特性如下：
（1） 文字与图形混合显示功能
（2） 画面清除功能
（3） 光标归位功能
（4） 显示开/关功能
（5） 光标显示/隐藏功能
（6） 显示字体闪烁功能
（7） 光标移位功能
（8） 显示移位功能
（9） 垂直画面旋转功能
（10）反白显示功能
11
（11）休眠模式
?
0
1
2
3
4
5
6
7
1
1
1
?
R
9
1
0
2
K
20
Header
D
N
G
10K~20K
A
8
7
D
C
N
1
6
D
1
5
D
1
4
D
1
3
D
1
2
D
1
1
D
9
0
D
8
RST
7
0
A
6
5
D
R
S
C
4
R
W
3
2
1
D
N
G
P
VCC
液晶屏与 MSP430F149 单片机的连接电路如图 3.9 所示：
图 3.9 128×64 液晶与单片机连接电路
3.3.2 128×64 时序图
图 3.10 所示为 8 位并口写操作时序图，图 3.5 所示为 8 位并口读操作时序图，图
3.11 所示为串口时序图，图 3.12 所示为串口时序图：
图 3.10 8 位并口写操作时序图
12
图 3.11 8 位并口读操作时序图
图 3.12 串口时序图
3.4 键盘原理简介
键盘是人机交互的重要组成部分，通过按键可以选择需要测量的对象，设置系统参
数等。和按键相连的单片机端口都用一个 10K 电阻拉高，可以保证在没有按键按下时单
片机端口有稳定的电平。没有按键按下时端口保持高电平，当按下按键时， 端口跳为低
电平，可以被单片机检测到。按键原理图如图 3.13 所示：
13
4
3
R
K
0
1
K
0
1
R
VCC
2
1
R
R
K
0
1
K
0
1
SW1
S
1
SW2
2
S
SW4
SW3
3
S
4
S
D
N
G
图 3.13 按键原理图
3.5 频率计数器工作原理
3.5.1 计数器电路介绍
计数器是用三片 8 位的 2 进制计数器芯片 74LS393 级联组成，共 24 位，也就是说最
大计数值可以到 16777216。而单片机自带的计数器只有 16 位，最大计数值为 65536，当
外部信号频率上兆之后，计数误差会变大，或者根本接收不到这么高频率的信号。
74LS393 芯片最大工作频率可以到达 35MHz，完全满足本系统的需求，而且使用外部计数
器可以大大降低单片机的工作负担，增加工作效率。
3.5.2 74LS393 功能及特点
74LS393 是一个双 4 位二进制计数器（异步清零）。其主要电器特性的典型值如图 3.14
所示：
14
图 3.14 74LS393 电器特性
74LS393 管脚图及真值表如图 3.15 和图 3.16 所示：
图 3.15 74LS393 管脚图
15
图 3.16 74LS393 真值表
3.5.3 计数器原理图
计数器是用三个 74LS393 芯片级联成 24 位二进制计数器，所有清零端接在一起并和
单片机一个 I/O 端口相连，方便软件复位计数器。24 个并行输出端口连接单片机的 24
个 I/O 端口，单片机可以直接读取这些端口值，经过简单运算可以方便的计算出计数值。
原理图如图 3.17 所示：
16
D
N
G
1
R
D17
D18
Q1B
D19
Q1C
1
D20
Q1D
A_74393
Q2D
D23
Q2C
D22
Q2B
D21
Q2A
C
L
2
A
D19
A_74393
Q2D
D15
Q2C
2
A
D14
Q2B
D13
Q2A
L
C
D12
Q1D
D11
A
D15
D10
Q1B
Q1C
1
A
7
D
D11
7
Q1A
2
D16
U
4
1
R
L
C
R
8
D
9
Q1A
2
D
3
1
R
L
C
R
0
1
2
3
4
5
6
D
D
Q2C
A_74393
Q2D
2
A
3
D
Q2B
D
Q2A
L
C
D
Q1D
D
Q1C
1
A
D
Q1B
D
2
Q1A
1
R
L
C
R
D
U
4.7K
2
U
REST
器
数
计
接
连
图 3.17 24 位计数器原理图
4 模拟电路设计
正如之前所说的一样，检测仪的测量精度是最重要的，然而检测仪的测量精度完全
取决于硬件电路的特性。所以对硬件电路需要如下要求：
（1）电路可靠性要高，应不随温度或者外界磁场的影响而改变
（2）配备的标定元件需要有极高的稳定性和精度，它们的精度将直接影响待测元件
的精度
（3）LC 震荡回路需远离继电器或者变压器等强磁场元件，最好加入磁屏蔽盒以保证
震荡出的波形或者频率不受到干扰
（4）由于本系统中需要一些高精度运放实现信号处理和放大，所以系统供电电源必
须稳定可靠，直流纹波需小于 8mV
（）单片机时钟电路必须稳定，因为在做精确测频时会用到定时器做精确定时
以上这些要求是保证测量精确度的前提，下面将详细介绍测量电路的原理及组成部分。
4.1 电阻测量电路
4.1.1 电阻测量原理介绍
由于电阻范围较广，常用电阻的范围是 1Ω -10MΩ ，所以采用通常的恒流源的办法
至少需要六个档位的切换才能满足该范围的要求。如果再使用自动换挡功能的话，这无
疑会使硬件电路规模大增，而且系统的功耗也会增加。在此，我们使用了一片 ADVFC32
芯片，利用精密电阻搭成的电阻网络将被测电阻阻值的变化量变成 0-10(V)的电压变化，
该电压经过运算放大器 OP07 跟随后接入 ADVFC32 的电压控制端，ADVFC32 会输出一个频
17
率随控制电压线性变化的脉冲波，脉冲波频率的范围是 0-38（KHz）。最后通过计数器和
单片机计算出具体频率值，根据 ADVFC32 的输入电压和输出频率之间的线性关系还有精
密电阻分压比可以求出待测电阻的阻值。
V
2
1
3
+
1
?
4
x
f
7
O
-
V
D
4
C
N
9
C
N
8
COS
5
O
F
IN
C
C
C
N
N
G
1
GND
VFC32KP
1
6
N
3
N
2
CMPR
0
1
V
x
U
IN-
1
V
x
IN+
0
R
R
1
U
0
0
U
1
4.1.2 电阻的计算方法及简单原理图
图 4.1 电阻测量简易原理图
图 4.1 所示电路为电阻测量简易原理图由原理图可以看出，被测电阻 Rx 和已知电阻
R0 是串联关系，当 Rx 发生改变时， Rx 两端电压 U x 就会发生变化。把 U x 经过 OP07 运算
放大器跟随后直接输入到压频变换芯片 ADVFC32 的电压控制端，然后 ADVFC32 频率输出
端会产生频率 f x 与输入电压呈线性关系的方波脉冲， f x 可以通过频率计数器和单片机得
到。相关计算如下：
Ux 
Rx
U0
Rx  R0
Ux
fx

10 38000

Rx 
U x R0
U0 U x
(1) 其中 U 0 是已知电压， U 0  10V 。

Ux 
10 f x
38000
(2) 其中 10 是 ADVFC32 电压控制端的电
压满刻度值，38000 是满电压值对应的输出频率满刻度值。由（1）式和（2）式可知，只
要知道 f x ，便可以求出被测电阻 Rx 的值。
18
4.1.3 电阻测量电路完整原理图
O
IN
待
测
P
电
?
G
阻
1
N
D
2
接
口
8
5
+12
5
Q
0
?
D
?
K
?
电
阻
G
N
量
D
+5.0V
程
R
1
M
?
二
电
R
1
阻
K
?
量
程
一
2
3
1
7
4
+12
-12
OP07
5
6
8
R
4
0
?
K
C
1
0
?
0
0
p
G
N
D
1
1
1
4
1
0
2
3
6
1
U
VFC32KP
?
IN+
IN-
CMPR
N
N
N
G
C
C
C
N
D
COS
O
V
F
V
N
N
V
+
C
C
-
1
1
7
5
8
9
4
2
3
G
N
D
G
N
D
C
1
C
1
0
0
?
?
4
4
C
1
0
+15
?
2
-15
+5.0V
R
4.7K
?
测
量
频
率
图 4.2 所示电路为电阻测量电路完整原理图：
图 4.2 电阻测量电路完整原理图
4.1.4 ADVFC32 原理简介
ADVFC32 是一个低功耗压频转换芯片，可以完成电压到频率转换或者频率到电压的
转换。具有良好的线性度，工作频率可达 500KHz。输入正电压或者负电压就可以转换输
出相应比例的频率，这个过程只需要很少的外围电路就可以完成。用相同的外围电路亦
可以完成频率到电压的转换，加入一个简单的偏置网络就可以调节输入逻辑电平的范围。
图 4.3 所示为 ADVFC32 芯片的管脚图，图 4.4 所示为 ADVFC32 芯片的外围电路：
19
图 4.3 ADVFC32 管脚图
图 4.4 ADVFC32 外围电路
4.1.5 ADVFC32 输入方波脉冲的特点
ADVFC32 输出方波脉冲的最大频率由图 4.4 所示中的 C1 决定，最大输出频率可达
500KHz，C1 也决定了方波脉冲的高电平宽度。图 4.5 所示是用示波器测出来 ADVFC32 的
20
实际输出波形
图 4.5 ADVFC32 实际输出的波形图
4.2 电容、电感测量电路
4.2.1 电容、电感测量原理介绍
电容和电感会构成震荡电路，而震荡频率只和电容值和电感值有关，它们之间的关
系为： F 
1
2 LC
。利用这个公式，只需令 L 已知，通过测量 F 就可以求出 C 的值，令
C 已知，通过测量 F 就可以求出 L 的值，所以在这个电路中我们使用了两个精密电感和两
个精密聚苯乙烯电容。两个精密电感分别作为电容测量电路的高量程和低量程，两个精
密电容分别作为电感测量电路的高量程和低量程。
由标称元件和对应的待测元件组成
的振荡回路会震荡出频率稳定的正弦波，该正弦波经过放大器和比较器之后会产生相应
频率的方波脉冲。接下来通过单片机和计数器就可以实现对电容、电感元件的测量任务。
21
4.2.2 LM311 功能和原理简介
LM311 是一个高灵敏性的电压比较器，能工作于 5V 到 30V 单个电源或者±15V 分离
电源，和通常用的运算放大器一样，LM311 成为一种真正通用的电压比较器。该设备的输
入可以是与系统隔离的，而输出则可以驱动以 GND 为参考或者以 Vcc 为参考的负载。此
灵活性使之可以驱动 DTL、RTL、TTL 或者 MOS 逻辑。在电流 50mA 时，该输出还可以把电
压切换到 50V。因此 LM311 可以用于驱动继电器，灯或者螺线管。图 4.6 所示为 LM311
芯片的管脚图：
图 4.6 LM311 芯片管脚图
4.2.3 电容、电感测量电路的完整原理图
图 4.7 所示为电容电感测量电路的完整原理图，图 4.8 所示为电容电感测量电路测
量时产生的方波脉冲波形图，该方波脉冲可以可靠地触发计数器，完成频率计数。
22
待
P
测
G
2
N
电
D
容
电
P
0
感
.
0
接
口
K
5
2
5
0
P
N
0
D
.
0
+
N
3
.
4
0
0
V
0
7
+
5
.
0
V
5
1
5
0
G
N
D
2
1
图 4.7 电容、电感测量电路完整原理图
23
5
3
X
0
u
电
H
容
量
量
2
1
程
程
2
0
C
C
4
2
1
5
2
二
一
2
4
0
2
4
0
2
7
C
C
7
4
2
1
6
3
P
0
.
1
5
3
5
0
3
1
D
N
4
4
0
0
7
1
L
5
4
0
电
电
u
H
1
L
感
感
5
2
0
u
量
量
H
程
程
二
一
4
7
C
1
1
1
G
N
D
4
7
C
2
8
C
7
1
8
Q
K
1
X
L
0
容
N
1
1
R
0
6
1
L
电
1
D
K
4
0
F
K
1
R
0
4
0
A
K
1
C
0
9
u
F
2
3
5
8
1
D
5
8
Q
1
5
.
0
V
3
7
6
5
R
1
4
0
C
0
R
4
L
U
K
4
7
M
5
E
K
3
1
1
H
1
4
1
2
5
8
Q
2
G
+
1
2
1
4
1
6
2
.
0
P
1
R
K
4
连
B
接
计
数
器
图 4.8 电容、电感测量电路输出的方波脉冲
4.3 系统电源电路设计
4.3.1 电源电路的基本要求
本系统中使用了 LM311，OP07 等运算放大器构成了放大电路和跟随电路。由于运算放
大器对电源的要求比较高，所以电源质量的好坏会直接影响电路的工作的稳定性。本系
统中用到的电源共有±5，﹢12，±15，我们选择了线性三端稳压芯片 7805/7905、7812、
7815/7915 来构成电源电路核心。首先通过一个 30W 的变压器将 220V 市电变成 20V 的交
流电，经过整流桥和滤波电容之后变成两路 18V 的直流电，一路﹢18V，一路﹣18V。这
两路电压分别通过稳压芯片之后就得到了我们需要的几路电压。稳压芯片之后还需要加
电容电感来构成滤波电路，这个滤波电路很重要，必须将输出的直流电压中交流纹波滤
除到 8mV 以下才能保证运算放大器和其他模拟芯片的正常工作。其次，焊接和布线对电
源质量也有很大关系。焊接导线时需保持焊点光滑，不能有毛刺，特别是稳压芯片管脚
上的焊点，有时候焊点的毛刺会带来很大的纹波干扰。布线时，尽量避免粗导线交叉，
24
不同电源之间的导线应留有一定距离，尽量将线间干扰降到最低。
4.3.2 三端稳压芯片功能简介
X78XX 系列是三端正电源稳压电路，它的封装形式为 T0-220。它有一系列固定的电
压输出，应用非常的广泛。每种类型由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区
的保护，使它基本上不会损坏。如果能够提供足够的散热片，它们就能够提供大于 1.5A
的输出电流。虽然是按照固定电压值来设计的，但是当接入适当的外部器件后，就能够
获得各种不同的电压和电流。图 4.9 所示为 X78XX 的内部框图：
图 4.9 三端稳压芯片 X78XX 的内部框图
79XX 系列集成稳压器是常用的固定负电压输出的三端集成稳压器，除输入电压和输
出电压均为负值外，其他参数和特点与 78XX 系列集成稳压器相同。79XX 系列集成稳压器
的三个引脚为：1 脚为接地端，2 脚为输入端，3 脚为输出端。79XX 系列集成稳压器的应
用电路也很简单。同时运用 78XX 和 79XX 稳压器，可以组成正、负对称输出的稳压电路。
图 4.10 所示为 79XX 内部结构图：
25
图 4.10 三端稳压芯片 79XX 的内部框图
4.3.3 本系统利用三端稳压芯片所设计的电源电路原理图
图 4.11 所示电路为本系统自制电源的原理图，该电路可以实现输出±5V，﹢12V，
±15V 电压的功能。
26
图 4.11 本系统自制电源的原理图
27
1.5K
1
LED0
1N4007
SW-DPST
D20
C16
G
R
2
D19
U
D18
1
1
LED0
1N4007
1
4
1
S
6
SW-DPST
D17
C14
R
2
6
1
D16
P
5
5
S
L7912
5
U
7
K
-12V
3
2
P
6
F
μ
F
μ
-15V
0
7
0
7
4
T
U
T
O
N
I
-25V
U
1N4007
G
D
C13
D
L7915
6
N
3
2
N
O
N
4
I
0
C15
4
0
1
-25V
1N4007
D15
-25V
3
4
0
0
3
1
LED0
F
u
0
0
7
4
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F
μ
0
7
4
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1
-
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V
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C12
D14
C11
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C10
D
N
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4
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C
2
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A
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1
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O
N
I
-8V
-5V
3
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5
P
4
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L7905
4
U
D12
F
u
0
0
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1
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5
2
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0
2
2
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5
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4
1.5K
3
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4
0
1
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3
F
μ
0
7
4
+
SW-DPST
2
Header
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D10
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2
7
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6
C
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N
G
3
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1
2
9
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1
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U
O
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I
1
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U
D
1
3
LED0
1
SW-DPST
D
C
C
G
S
4
P
8
3
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3
K
6
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2
2
1
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2
4
1
F
μ
D
S
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3
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5
2
P
2
0
0
F
μ
0
3
4
0
1
0
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4
D
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2
L7812
2
U
4
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U
O
1
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N
N
I
4
3
V
1N4007
4
0
5
1N4007
7
1
2
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3
V
5
2
V
8
V
5
C
5
F
u
0
0
2
2
2
1
2
1
T
SW-DPST
3
D
2
C
1
C
D
N
G
1
R
2
1
T
U
O
N
I
V
8
V
5
2
1
2
D
1
P
1
S
L7805
1
U
1N4007
1
D
5 软件设计
5.1 中断程序流程图
按键中断入口
判断按键值
OK 键键值=1?
N
Y
进入选择档位界面
档位键值变化?
N
Y
电阻档
电容档
电感档
测试电阻并显示
测试电容并显示
测试电感并显示
OK 键键值=0 ?
Y
显示主界面
28
N
5.2 主程序流程图
开始
单片机时钟初始化
单片机端口初始化
定时器初始化
液晶初始化显示开机界面
开启总中断
进入低功耗模式
6 系统测试
6.1 数据测试
6.1.1 测量工具及方法
测试工具包括：数字万用表，数字电桥，示波器等。测量时，先将待测元件用标准
工具比如数字万用表等测量出来，然后用本系统进行测量，最后计算出误差
6.1.2 电阻测试数据
表 6-1 所示数据是通过标准数字电桥测量的电阻值与本系统测量的电阻值对比。
29
表 6-1 电阻测试数据
待测电阻值（标称）/Ω
本系统测量值/Ω
电桥测量值/Ω
误差
1
1.03
1．05
2.0%
10
11．21
10．96
2.5%
100
104.33
102.14
2.19%
1000
1032.25
1015,18
1.71%
10000
10080.49
10040.78
3.96%
100000
100525.56
100112.67
4.25%
1000000
1000834.89
1000323.69
5.11%
10000000
10008634.19
10001224.87
7.41%
6.1.3 电容测试
表 6-2 所示数据是通过标准数字电桥测量的电容值与本系统测量的电容值的比较
表 6-2 电容测试数据
待测电容值（标称）
本系统测量值
电桥测量值
误差
27p
31p
29p
6.89%
100p
104p
102p
1.93%
1000p
1028p
1015p
1.28%
3000p
3053p
3018p
1.16%
10000p
10223p
10057p
1.65%
30000p
31003p
30323p
2.24%
100000p
104445p
101253p
3.15%
470000p
479303p
470643p
3.14%
1000000p
1084201p
1008322p
7.52%
6.1.4 电感测试
表 6-3 所示数据是通过标准数字电桥测量的电感值与本系统测量的电感值的对比
表 6-3 电感测试数据
待测电感值（标称） 本系统测量值
电桥测量值
30
误差
47uH
44uH
43 uH
2.23%
100uH
103 uH
101 uH
1.98%
470uH
482 uH
474 uH
1.69%
3300uH
3323 uH
3114 uH
6.7%
10000uH
10067 uH
10012 uH
0.54%
47000uH
47952 uH
47057 uH
1.93%
100000uH
103093 uH
100074 uH
3.01%
400000uH
413272 uH
400254 uH
3.25%
6.2 误差分析
系统误差来源较多，比如环境温度和湿度，电源的稳定性，还有测试电路中标准元
件的精确度等等。但是，主要误差是电源质量和标准元件的精度造成的，为了克服这个
问题，就要采取多种措施来减小误差。本系统中采用的方法是多次测量求平均值来减小
误差，然后在软件中加入修正值。在硬件方面，采取将信号敏感部分的电路加屏蔽盒的
措施，然后电源部分加入π 型滤波器滤除纹波干扰，并且得到了稳定的直流电压。
经过以上措施后，系统的误差降到了题目要求的范围之内。
6.3 总结
通过这次毕业设计的制作，我了解了电子制作的许多知识，在以前的基础上对模拟
电路有了更深层次的认识。这次的设计大多数都是模拟电路，对模拟电路的要求比较高，
比如信号放大电路，电压跟随电路，LC 震荡电路，电源稳压和滤波电路等。而在这之前
基本都没有接触过这些东西，在制作过程中也遇到了不少问题，比如运放选型就是一个
头疼的问题，运放的种类有很多，参数也各不相同，需要对照芯片的数据手册选出自己
需要的型号。以前对模拟电路设计也没有概念，面对一个现成的电路也怎么分析，无从
下手，更何况是自己设计电路呢。不过通过这次制作，我学会了如何分析一些小规模的
模拟电路，并且能自己设计一些简单功能的模拟电路，我觉得学会这些东西是我这次毕
业设计获得的最大收获。
在制作过程之中遇到了好多细节问题都是以前容易忽视掉的。比如，以前不关注电
源的质量以及纹波大小，用万用表电压档测量之后感觉电压符合就拿来用了，却不知道
电源纹波对电路影响。制作过模拟电路之后才有了电源纹波这个概念，特别是运放，对
电源要求相当高。给模拟电路供电的电源质量要相当可靠，而且需要用示波器观察电源
31
输出直流量中的纹波大小。纹波太大会影响运放的正常工作，特别是在小信号电路中，
有时候纹波噪声会将有用信号全部覆盖掉。如果使用单片机自带的 AD 转换器时，单片机
的电源纹波也得保证在十毫伏以下，否则会影响单片机 AD 的转换精度。
总结了这次毕业设计的经验，我觉得以后做东西的时候要更加的细心，遇到问题要
多思考，问题不解决彻底会留有后患的。阅读芯片数据手册不能一味的追求中文版，有
时候中文版本翻译的不仔细，造成的错误也不易查找。调整心态，坚持去看英文原版数
据手册，看的多了就不会厌烦英文数据手册了，许多事情还是习惯了就好了。
32
致谢
这次毕业设计能够顺利的完成得特别感谢我的导师柴老师，感谢他创办的实验室为
我们搭建的平台，还有这几年学习过程中帮助过我的老师和同学。在实验室中，我们可
以上免费的网，使用免费的高档仪器，还可以得到许多热爱电子制作的同学的热情帮助。
在他们的帮助下，我学到了许多电子制作方面的知识，当然还有做人方面的知识。从不
知道单片机是什么东西到现在可以用单片机做各种各样的系统，这其中有我付出的努力，
更多的是关心我帮助我的老师和同学的功劳，我在此向他们表示感谢！
然而这一切都是柴老师还有其他关心实验室的老师们这些年不断努力的结果，他们
为实验室的持续发展做出了巨大的贡献。老师们每年寒暑假都陪我们在学校一起努力全
国或者省级电子竞赛，不分日夜的为我们指导，给我们创造一切可能的条件。当然我们
也没有辜负老师们的期望，在每年比赛中都有收获。
在实训中心学习使我没有虚度大学生活，不仅学到了实用的技术，还懂得了电子行
业近年来的发展、需求还有我将来努力的方向。在我走上工作岗位之后，我会更加努力，
实现自己的梦想，不枉费自己本科期间在实训中心学习到的知识，不辜负老师们的期望。
再次向柴老师及关心实验室的所有老师和热心帮助我的同学们表示衷心的感谢！
33
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[21] 电子资料下载.http://www.cndzz.com/down/index.htm
[22] 电子爱好者论坛.http://www.lx-e.uni.cc/index.php
34
A
D
B
C
J
PWR2.5
1
G
N
D
DVCC3.3
P6.3
P6.4
P6.5
P6.6
P6.7
VREF+
XIN
X
VeREF+
VREF-/VeREF-
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
O
1
3
2
U
T
C
4
1
7
u
F
1
1
1
1
1
1
1
+
0
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5
DVCC
P6.3/A3
P6.4/A4
P6.5/A5
P6.6/A6
P6.7/A7
VREF+
XIN
X
VeREF+
VREF-/VeREF-
P1.0/TACLK
P1.1/TA0
P1.2/TA1
P1.3/TA2
P1.4/SMCLK
0.1uF
O
U
C
T
4
1
3
1
AVCC3.3
6
4
1
7
P1.5
U
REG1117-3.3
AVCC
P1.5/TA0
1
I
G
DVSS
6
3
1
8
P1.6
N
N
DVSS
P1.6/TA1
D
AVSS
6
2
1
9
P1.7
G
AVSS
P1.7/TA2
N
P6.2
6
1
2
0
P2.0
D
P6.2/A2
P2.0/ACLK
DVSS
O
O
P6.1
6
0
2
1
P2.1
MSP430F149&247
U
U
P6.1/A1
P2.1/TAINCLK
T
T
P6.0
5
9
2
2
P2.2
P6.0/A0
P2.2/CAOUT/TA0
RST/NMI
5
8
2
3
P2.3
RST/NMI
P2.3/CA0/TA1
2
4
T
C
K
5
7
2
4
P2.4
T
C
K
P2.4/CA1/TA2
TMS
5
6
2
5
P2.5
TMS
P2.5/Rosc
TDI/TCLK
5
5
2
6
P2.6
TDI/TCLK
P2.6/ADC12CLK
TDO/TDI
5
4
2
7
P2.7
C
4
7
5
TDO/TDI
P2.7/TA0
u
XT2IN
5
3
2
8
P3.0
F
XT2IN
P3.0/STE0
XT2OUT
5
2
2
9
P3.1
R
2.0
R
2.0
XT2OUT
P3.1/SIMO0
2
5
P5.7
5
1
3
0
P3.2
C
1
u
6
P5.7/TBOUTH
P3.2/SOMI0
F
P5.6
5
0
3
1
P3.3
P5.6/ACLK
P3.3/UCLK0
P5.5
4
9
3
2
P3.4
P5.5/SMCLK
P3.4/UTXD0
C
0.1uF
7
DVCC3.3
P3.7/URXD1
P3.6/UTXD1
P3.5/URXD0
P5.3/UCLK1
P4.7/TBCLK
P5.2/SOMI1
P5.1/SIMO1
P5.4/MCLK
P5.0/STE1
P4.6/TB6
P4.5/TB5
P4.4/TB4
P4.3/TB3
P4.2/TB2
P4.1/TB1
P4.0/TB0
C
1
u
8
F
G
AVCC3.3
N
C
0.1uF
D
9
AVSS
4
4
4
4
4
4
4
4
4
3
3
3
3
3
3
3
8
7
6
5
4
3
2
1
0
9
8
7
6
5
4
3
2
P5.4
P5.3
P5.2
P5.1
P5.0
P4.7
P4.6
P4.5
P4.4
P4.3
P4.2
P4.1
P4.0
P3.7
P3.6
P3.5
U
MSP430F149
2
G
N
D
G
+
N
5
D
AVCC3.3
1
4
5
3
1
2
G
N
C18
3
C19
3
U
MC1403D
0
0
D
R
Res2
1
4
VIN
N
N
G
K
4
C
C
N
D
2
1
LED1
LED2
V
O
Y
8
XT2IN
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M
U
N
N
N
2
T
C
C
C
2
6
7
8
VeREF+
G
N
D
C15
0.1uF
P10
1
2
3
3
Header
G
N
MCU-SW1
SW-PB
D
TDO/TDI
TDI/TCLK
TMS
T
G
RST/NMI
C
C16
N
K
D
2
1
C14
0.1uF
DVCC3.3
Y
3
P
7X2
Header
G
2
1
7
10uF/22uF
XIN
X
7
1
3
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7
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1
1
N
6
O
1
3
D
8
R
Res2
1
VREF+
U
3
0
1
C
Cap
0.1uF
K
T
2
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1
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0
2
4
R
Res2
1
K
3
C
Cap
1
RST/NMI
C11
C12
u
3
P3.4
P3.6
P3.5
P3.7
Title
Size
Date:
File:
F
A
DVCC3.3
4
P3.4
P3.4_2
P3.4_1
0.1uF
0.1uF
G
N
D
1
1
1
1
1
3
4
5
1
0
2
9
5
2010-10-1
E:\
Number
收
U
MAX3232CSE
3
P
3X2
Header
藏
C1+
C1-
C2+
C2-
G
DVCC3.3
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DVCC3.3
8
1
3
5
N
\..\MSP430.SCHDOC
D
2
4
6
VCC
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P5.2
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V
V
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-
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3
DVCC3.3
C13
P3.4_1
P3.6_1
P3.5_1
P3.7_1
1
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1
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0
2
4
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0
2
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0
C10
0.1uF
C17
0.1uF
P3.6
P3.6_2
P3.6_1
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G
G
G
N
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N
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P5.1
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0.1uF
G
D
D
D
N
DVCC3.3
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of
Sheet
By:
Drawn
P
3X2
Header
P3.5_2
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G
9
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1
6
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9
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Revision
J
9
Connector
D
P
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N
D
D
D
P6.1
P6.3
P6.5
P6.7
D
A
D
B
C
附
录
附录 1：MSP430F149 最小系统原理图
35
A
B
C
+8.0V
G
N
D
待
待
P
测
测
G
2
1
电
N
P
P
电
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D
1
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0
P0.0
N
D
+5.0V
D
1N4007
+12
3
C
6
D
+5.0V
8
3
?
0
K
u
G
F
?
N
D
Q
8
5
1
5
0
1
5
3
电
P0.2
U
LM2596S-5.0
阻
G
G
1
I
ON/OFF
G
N
N
N
量
N
D
D
L
1
L
X
0
3
5
D
X
2
电
0
+5.0V
程
u
电
电
H
R
1
M
?
二
容
容
源
O
量
量
U
F
1
2
B
T
程
程
0
2
C
C12
2
4
5
模
一
二
电
D
1N4007
2
4
2
R
1
阻
K
?
4
2
块
7
2
C
C13
量
2
4
6
程
P0.1
D
Zener
D
一
1
L
33mH
1
G
N
D
Q
8
5
3
R
4
5
0
0
?
K
K
3
D
1N4007
4
+5.0V
K
1
C
2
C
1
2
0
4
?
0
0
u
0
3
F
p
1
L
1
0
5
4
u
0
C
电
电
F
u
2
H
L
1
感
感
G
5
2
N
0
1
u
量
量
D
0
1
1
1
H
4
4
1
0
2
3
6
1
C
程
程
1
U
VFC32KP
+5.0V
G
一
二
?
IN+
IN-
IN
CMPR
N
N
N
G
N
G
C
C
C
N
D
N
D
D
4
7
C11
1
G
N
D
4
7
COS
O
V
C
O
F
2
V
N
N
V
8
+
C
C
-
电
1
1
7
5
8
9
4
2
3
容
G
N
D
电
G
4
N
D
感
C
1
C
1
1
0
0
?
?
0
4
4
u
C
F
7
测
C
1
量
0
+15
?
2
1
1
6
电
-15
R4F
1
0
1
6
1
0
K
+5.0V
R4A
1
0
路
0
R
4.7K
K
?
C
1
0
9
u
F
G
N
5
3
2
D
8
4
1
+5.0V
3
5
6
7
5
R4C
1
0
0
R4E
U
LM311H
4
K
7
5
K
1
电
4
阻
1
2
1
5
2
R4B
1
K
连
接
计
电
数
容
器
电
REST
感
D
3
D
D
D
D
6
0
2
4
6
U
A_74393
2
C
C
A
A
L
L
1
2
R
R
P
计
1
2
3
1
3
5
7
9
数
Q1A
Q1D
Q2A
Q2D
Q1B
Q1C
Q2B
Q2C
器
VCC
R
4.7K
1
1
2
4
6
8
0
低
八
P
20
Header
选
G
G
1
?
位
N
N
电
电
择
D
D
2
1
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
容
阻
0
1
2
3
4
5
6
7
1
3
5
7
电
3
2
电
W
R
感
阻
4
R
D
G
5
或
N
C
S
D
D10
D12
D14
D
6
8
电
A
0
D
D11
7
7
容
RST
8
1
1
1
1
1
1
6
1
0
9
3
4
5
2
1
5
2
4
8
电
D
0
9
D
1
感
U
A_74393
P
计
U
CD4051BC
1
0
4
3
?
C
C
1
3
5
7
9
E
A
B
C
X
X
X
X
X
X
X
X
G
D
2
A
A
多
数
L
L
N
0
1
2
3
4
5
6
7
N
1
1
1
2
R
R
7
D
D
3
1
2
器
1
2
1
D
4
0
2
4
6
8
路
中
1
3
Q1A
Q1D
Q2A
Q2D
D
5
Q1B
Q1C
Q2B
Q2C
1
4
八
VCC
VEE
D
6
1
5
转
位
X
D
7
计
1
6
D
D11
D13
D15
N
C
9
1
7
换
1
3
7
6
数
1
8
D
D
D10
D11
D12
D13
D14
D15
A
8
9
R
10K~20K
1
9
?
K
开
D16
D18
D20
D22
连
2
0
器
接
+5.0V
计
G
关
数
模
N
器
D15
D19
D
P
计
电
5
1
3
5
7
9
块
数
U
A_74393
1
器
1
4
C
C
路
A
A
0
2
4
6
8
2
L
L
高
1
2
R
R
1
2
8
八
6
位
Q1A
Q1D
Q2A
Q2D
Q1B
Q1C
Q2B
Q2C
D17
D19
D21
D23
4
8
液
晶
D16
D17
D18
D19
D20
D21
D22
D23
A
B
C
附录 2：简易电阻、电容电感测量仪完整原理图
附录 3：部分源程序
/**********************************************************************
接口说明：P4 为液晶的数据端口
P5.0 为液晶的 RS 控制口
P5.1 为液晶的 RW 控制口
P5.2 为液晶的 EN 控制口
P5.3 为计数器的复位控制端
P1.0-P1.3 为按键的控制端口
36
Ok 键值计数
确定
P1.0 口
Up 键值计数
上移
P1.1 口
Down 键值计数
下移
P1.2 口
Back 键值计数
返回
P1.3 口
P2 为计数器低八位
P3 为计数器中八位
P6 口为继电器控制端
P6.0 控制电容的两个档位
P6.1 控制电感的两个档位
P6.2 切换测量电容或电感
P6.3 切换电阻高低档
继电器低电平吸合，高电平不吸合
*****************************************************/
#include"msp430x14x.h"
#include"Cry12864.h"
#include"picture.h"
#define keyin
(P1IN & 0x0F)//00001111
#define CLR_RST P5OUT&=~BIT5;
#define SET_RST P5OUT|=BIT5; //计数器复位
#define CLR_C P6OUT&=~BIT0;
#define SET_C P6OUT|=BIT0;
//切换电容档位，默认电容低档位
#define CLR_L P6OUT&=~BIT1;
#define SET_L P6OUT|=BIT1;
//切换电感档位，默认电感低档位
#define CLR_CL P6OUT&=~BIT2;
#define SET_CL P6OUT|=BIT2;
//切换电容电感档，默认是电感档
#define CLR_RES12 P6OUT&=~BIT3;
#define SET_RES12 P6OUT|=BIT3;
//电阻档位 1 和 2 默认低档位
37
#define CLR_R_CL P5OUT&=~BIT4;
#define SET_R_CL P5OUT|=BIT4;
//档位切换，低为电阻，高为电感电容
void Init_sys();//系统初始化
void Init_clk();//系统时钟初始化
void Init_Port();//I/O 口出始化
void InitBhTimerB();//初始化 timerB
void GoBhTimerB(unsigned char doit);//开启或关闭定时器 B 0 为关闭
void getfrequece();//获取频率
void key_scan();//按键扫描
void key_done();//按键处理函数
unsigned char Ok_Back_count=0;//Ok 键与 Back 键值的计数值，根据此数值，选择进入的
菜单级数，一级，二级，三级
unsigned char Up_Down_count=1;//Up 键与 Down 键值的计数值，根据此数值，选择进入
的三级菜单的哪一个，电阻，电容，电感
static unsigned char flag=0;//定时器 B 中断的标志位
unsigned char temp,flag1=1;
unsigned char timer,i=0;//timer 软件定时计数
unsigned int M_data,L_data;//计数器中八位 低八位的数据
unsigned long f;
//从计数器中读取的计数值
unsigned long Fre_array[10];//100ms 频率存取空间
unsigned long Fre,F;
//实际的频率
float L_LHigh=150,C_LHigh=4570;//电感高档 参考电感 0.15mH,参考电容 4720pF
float L_LLow=140,C_LLow=502;//电感低档 参考电感 140uH,参考电容 500pF
float L_CLow=95.5,C_CLow=1973.7;//电容低档 参考电感 95.5uH,参考电容 1973.7p
float Lx,Cx,Rx;//电感高档 单位为 uH,电感低档，单位为 uH 电容档位低档档位
float Vref = 1000;
//电阻默认高档时基准电阻值
unsigned int Full_scale = 33440; //电阻默认高档时满频率刻度
/********************主函数*********************************/
38
void main()
{
Init_sys(); //系统初始化
Init_clk();//系统时钟初始化
Init_Port();//I/O 口出始化
InitBhTimerB();//初始化 timerB
Ini_Lcd();//液晶初始化
Draw_PM(picture1);
_EINT();//打开全局中断
CLR_RES12; //电阻档位默认高档
flag1=1;
//高档位标志位
while(1)
{
getfrequece();
key_scan();
}
}
/***********************定时器 B 中断函数**************************/
#pragma vector=TIMERB0_VECTOR
__interrupt void Timer_B (void)
{
flag++;
}
39
附录 4：实物照片
40