基于MSP430的高精度手持LCR数字电桥设计与实现

本文主要探讨的是系统设计思想在手持式LCR数字电桥中的应用，特别是在MSP430微控制器平台上的创新设计。作者裴慧卿在北京交通大学完成了硕士学位论文，研究的主题是基于MSP430F449的低功耗手持式LCR数字电桥的设计与实现。 设计的关键点在于采用半桥结构的测量电路和自由轴的测量原理，以提高测量精度。传统的双通道测量方法被单通道替代，通过微处理器的数据存储功能，实现了分时测量，简化了电路设计，降低了复杂性。标准信号源电路利用FPGA芯片和滤波电路确保测量频率和A/D转换器时钟频率的准确性。测量电路部分包含四级标准电阻和高精度集成运放，能自动调整量程，确保小阻抗测量的精确度。 系统集成了多种功能，包括元件类型选择、测量频率调节、等效连接方式选择、工频干扰抑制、数据保持、Flash存储、筛选功能、蜂鸣器提示、辅助变量计算以及电池电压监测和低压警告。此外，它还支持RS232串口通讯，便于与PC进行数据交换。 核心组件是MSP430F449，这是一款16位低功耗单片机，配合3x3键盘阵列进行操作控制，通过中断技术和双功能键技术实现便捷的用户交互。显示部分采用LCD，主显示5位，副显示4位，清晰直观地展示测量结果。 系统性能指标显著，具有高精度（0.5%），测量范围广泛（R: 1Ω-10MΩ，L: 10μH-100mH，C: 100pF-10μF），工作电压为9V，电流消耗在50mA-60mA之间。全文共包括29幅图和14个表格，引用了25篇相关文献，展示了在LCR数字电桥、FPGA、MSP430微控制器、嵌入式系统以及电子测量等领域的重要研究成果。 这篇论文深入剖析了手持式LCR数字电桥的系统设计策略，强调了在特定硬件平台（如MSP430）上如何优化测量性能、提高用户体验，并通过实际的误差分析和软件校正，确保了电桥的实用性和可靠性。这对于从事电子测量设备开发的工程师来说，是一份有价值的参考资料。