基于微处理器的多功能校正仪研制

魏英歌

（浙江省杭州市士兰微电子股份有限公司，浙江 杭州 310012）

本次设计主控芯片采用高性能低功耗微控制器MSP430F149，硬件部分主要分测量、输出、电源三部分，其中，测量、输出部分是互相独立且隔离的。电源部分为测量、输出、液晶背光部分提供电源，同时通过CPU控制电池充电。测量部分完成毫伏、电压、电流、电阻（包括三线制），频率这些基本量的测量。输出部分完成毫伏、电压、电流、电阻，频率这些基本量的输出。测量和输出除频率外能同时工作。通过CPU计算，能将这些基本量转化成热阻和热偶的温度信号，完成温度信号的测量和输出。人机界面部分采用了124*68的液晶模块，按键采用4*4薄膜按键。采用6节1800mAH的NiMH电池供电，充电时用一个外部15伏稳压电源插在电源插孔上，由CPU控制充电电流和时间，完成一次电池充电大约需要6小时，充电后，连续使用时间大于16小时。

1 总体框架：

此次设计结构上分测量、输出、电源三部分，其中，测量、输出部分是互相独立且隔离的。

2 主要工作流程

按下电源开关后，CPU接通输入输出部分的电源，对输入输出部分的A/D做初始化，然后转入正常工作状态，此时，CPU一方面命令测量板处于电压测量模式，另一方面等待响应操作者的按键动作。

体现在软件结构上，CPU对A/D做初始化后，启动RTX实时操作系统，创建测量、输出、显示、键盘处理等任务，并进入任务流转的正常工作状态。当键盘处理任务检测到按键后，向相关的测量或输出任务发送消息，测量或输出任务接到消息后，首先通过控制总线向相应板卡发送控制命令，切换好功能开关或量程开关。接着，如果是测量命令，则对选好的量程用内置的标准信号进行标定，然后，切换到测量状态进行测量。如果是输出命令，首先输出一个初值，然后，用反馈回路测得的值对输出进行微调直至到给定输出精度。在这些任务的执行过程中，其他任务一直在被轮流执行着。

当外部充电电源插在多功能校准仪上时，CPU检查到相应管脚上的高电平，于是创建充电任务，该任务首先启动电池的快充过程，并同时检测电池电压（CPU的一个管脚可以测量电池电压模拟量），判断快充阶段结束的依据是负增量和最大时间。快充结束后，CPU控制电源板上的充电电路转入慢充状态，慢充时间一般定时为2小时。

当用户按下电源按键时，CPU关闭测量和输出部分的电源并转入睡眠状态以节省电源消耗。当用户再次按下电源键时，CPU被唤醒并转入本部分开始所述的工作状态。

特别值得一提的是，整个系统的软件部分主要是采用实时操作系统进行调度的，各任务采用时间片轮转法与oswait()设定让权等待时间进行切换与调度。操作系统采用TIMERA进行系统中断，每1000us（用INT_CLOCK设定）中断一次，控制各任务的调度与切换。每个任务即是一个死循环，通过设定TIMESHARING设定每个任务的最大运行时间。在每个任务中可用oswait()函数设置强制让权时间，也可直接按系统设置的最大运行时间运行。

本系统共有以下几个任务：实时电量检测任务、充电任务、画面显示控制任务、键检测任务、测量任务、输出任务、睡眠任务（当仪表处于关机状态时，进入睡眠减小功耗）、关机任务（在关机任务里扫描用户有无对关机键进行操作。可对系统起保护作用。当程序万一意外死机后用户可按关机键重新启动系统，使仪表能重新正常工作）。

本次产品化设计精度要求0.05%，经过长达两年的艰苦工作，实测指标优于0.025%，温漂优于每10度0.025%，24小时时漂优于0.01%。目前此产品已成功推向市场，并形成了一个系列产品，获得了用户的好评。

[1]刘鲁新，权进国，林孝康.ARM9处理器与ARM7处理器比较[D].电子技术应用，2004-11-25.