手持式LCR数字电桥设计：FPGA与MSP430应用

"本文主要介绍了基于MSP430的手持式LCR数字电桥的设计与实现，包括关键组件如ICL7135 A/D转换器、FPGA芯片和LCD显示器的应用。" 本文详细讨论了一种新型手持式LCR数字电桥的开发，该设备能够准确测量电阻、电容和电感等电子元件的参数。系统的核心组件包括ICL7135双斜积分A/D转换器，FPGA芯片以及16位的MSP430F449单片机。 ICL7135是一款高性能的A/D转换器，具备自动转换和自动调零功能，确保零点的长期稳定性。在积分过程中，BUSY端口指示转换状态，而POL端口则根据输入信号的极性输出高低电平。通过设置适当的时钟频率，该转换器能有效抑制50Hz和60Hz的工频干扰，简化电路设计，提高测量精度。双斜积分方法使得电路复杂度降低，体积减小，同时降低了对控制程序的要求。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）芯片在系统中的作用是生成精确的测量频率和A/D转换器时钟，如100Hz、120Hz、1kHz和10kHz，以及500kHz和600kHz的时钟，用于抑制工频干扰。选择FPGA的原因在于其能减少电路复杂度，提供紧凑的系统结构，并能满足高精度频率产生的需求。 MSP430F449单片机是低功耗的16位微处理器，负责处理数据采集、计算和系统控制。系统通过3x3键盘阵列进行操作，使用中断技术和双功能键技术实现键盘控制。测量结果在LCD显示器上显示，主显示5位，副显示4位。 此外，该系统还提供了多种功能，如元件类型选择、测量频率选择、等效连接方式选择、工频干扰抑制、数据保持、Flash存储、筛选、蜂鸣器提示、辅助变量计算、电池电压检测和低压警示，以及RS232通信等。 硬件设计和软件算法的实现是论文的重点，基于大量测量数据的误差分析和软件校正进一步提高了系统的测量精度。系统基础测量精度达到0.5%，测量范围覆盖电阻1Ω至10MΩ，电感10μH至100mH，电容100pF至1μF。电源电压9V，电流50mA至60mA。 关键词: LCR数字电桥，FPGA，MSP430，嵌入式系统，电子测量。