CN202948072U - 基于msp430单片机的便携式场强仪 - Google Patents

Abstract

基于MSP430单片机的便携式场强仪，属于嵌入式测量技术领域。的电磁场信号采集天线（108）的输出端经整流二极管（107）连接至8通道模拟多路复用/分解器（106），8通道模拟多路复用/分解器（106）的输出端连接至信号放大器（105），信号放大器（105）的输出端连接至微处理器（101），微处理器（101）的控制端连接至系统供电电源（104）；按键键盘（103）的输出端连接至微处理器（101）；笔段式LCD屏（102）的输入端连接至微处理器（101）；所述的微处理器（101）采用MSP430单片机。本实用新型功耗降低，测量量程可自动切换，便捷性及适用性得到了提高。

Description

基于MSP430单片机的便携式场强仪

技术领域：

本实用新型基于超低功耗单片机MSP430，实现了环境电磁场检测的功能，属于嵌入式测量技术领域，实现具有便携性能的场强仪装置。适用于需要定量检测环境电磁场场强大小的场合。 

背景技术：

场强仪是一种提供检测环境电磁场场强大小的仪表。它适用于很多场合。如在进行电磁辐射实验时，需要测量被测物体周围电磁场场强大小时，根据电磁场场强大小的测量标准，可以定量检测场强大小。目前市场上的场强仪，存在着体积庞大，价格昂贵，便携性差等缺点，不适用于快速便捷检测场强。 

实用新型内容：

针对目前存在的场强仪体积庞大，价格昂贵，便携性差等缺点，本实用新型提出了一种小型的基于MSP430单片机的便携式场强仪。 

本发明采用如下技术方案： 

基于MSP430单片机的便携式场强仪，其包括有微处理器101，笔段式LCD屏102，按键键盘103，系统供电电源104，信号放大器105，8通道模拟多路复用/分解器106，整流二极管107，电磁场信号采集天线108；用于捕捉电磁场信号的电磁场信号采集天线108的输出端经整流二极管107连接至8通道模拟多路复用/分解器106，8通道模拟多路复用/分解器106的输出端连接至信号放大器105，信号放大器105的输出端连接至微处理器101，微处理器101的控制端连接至系统供电电源104；用于控制微处理器101开关机及最大值最小值记录保存的按键键盘103的输出端连接至微处理器101；用于显示当前环境的电磁场场强大小及切换显示场强仪所记录的场强最大值与最小值以及目前系统供电电池电量剩余情况的笔段式LCD屏102的输入端连接至微处理器101。所述的微处理器101采用MSP430单片机。 

8通道模拟多路复用/分解器106采用HCF4051芯片。 

整流二极管107使用贴片整流二极管。 

微处理器101为选用MSP430系列单片机中的F149，使用其片内60KByte的FLASH作为程序存储器，并集成ADC12模块，实现信号模拟到数字的转换。 

笔段式LCD屏102为段码液晶显示器，由HT1621Ｂ段式液晶驱动芯片来驱动。 

按键键盘103可选用薄膜键盘，贴在面板上，也可使用独立键盘。 

本实用新型中的基于MSP430便携式场强仪采用超低功耗单片机作为主控芯片以及使用可控电源，具有很好的低功耗特性。便携式场强仪在正常工作时的电流为9.53mA,并能够自动进入睡眠状态，睡眠状态下的工作电流维持在<70uA以下。且便携式场强仪能够实现多量程自动切换，提高了电磁场场强大小的测量范围，适用范围更加广阔。 

附图说明

图1：本实用新型的基于MSP430便携式场强仪的结构示意图； 

图2：便携式场强仪的外观示意图。 

图中：101、微处理器，102、笔段式LCD屏，103、按键键盘，104、系统供电电源，105、信号放大器，106、8通道模拟多路复用/分解器，107、整流二极管，108、电磁场信号采集天线。 

具体实施方式

本实用新型中描述的基于MSP430便携式场强仪的具体实施方式为 

本实用新型提供的一种量程自动切换的便携式场强仪，如图1所示，其特征在于：电磁场信号采集天线108捕捉电磁场信号，该交流信号经过整流二极管107转变成直流信号，直流信号传入到8通道模拟多路复用/分解器106后再经过信号放大器105，共同实现了量程的切换，信号输入端的等效电压测量范围控制在0mV到5376mV； 

信号放大器105将采集的电磁场微小电压信号放大后，输出连接到微处理器101，使用其片内AD12位采集器进行信号数据处理； 

系统供电电源104受控于微处理器101，除对CPU供电外，其余供电可以被程序控制导通与关断，实现了系统低功耗的特点； 

按键键盘103连接到微处理器101，开关机及最大值最小值记录保存是通过按键键盘控制微处理器实现的；笔段式LCD屏102也与微处理器连接，用于显示当前环境的电磁场场强大小及切换显示场强仪所记录的场强最大值与最小值，以及目前系统供电电池电量剩余情况； 

便携式场强仪的整套系统是通过微处理器101控制的；所有控制软件都存储在与微处理器101内部的FLASH存储器内；若测量信号电压幅度高于当前测量量程范围，微处理器101控制HCF4051，8通道模拟多路复用/分解器106切换信号输入端的分压电阻，降低信号整体的放大倍数，微处理器101根据放大倍数的比例，将最终的数据显示在笔段式LCD屏102上；若测量信号电压幅度低于当前测量量程范围，微处理器101控制HCF4051，8通道模拟多 路复用/分解器106切换信号输入端的分压电阻，提高信号整体的放大倍数，同样，微处理器将最终的数据显示在笔段式LCD屏102上。 

本实用新型便携式场强仪采用电池供电，系统可以自动进行屏幕背光关闭，关机睡眠等操作，提高了便携式场强仪的待机时间，降低了功耗。同时系统可以通过开关按键唤醒至工作状态，微处理器101可以迅速反应，调节供电电源，具有适应快速测量的特性。 

采集到的数字信号处理，在微处理器101内进行，为了能够得到稳定的数据，设计一种算法实现数字滤波器，滤除数字信号中的晃动信号。本设计采用了移动平均算法，这种算法可以平滑波形，使测量得到的数据更加平滑稳定。 

图2中显示的便携式场强仪的外观示意图。包括了内藏天线，液晶显示屏，按键，电池等几部分组成。其按键包括开关键、记录最大值建、记录最小值键，以及切换显示最大值与最小值按键。系统供电选用两节普通5号电池。 

电磁场信号采集天线108使用材料为普通电路板布线材料，长方环形， 

长4.5cm左右,宽1cm左右。整流二极管107可以使用贴片整流二极管，属于常规器件。8通道模拟多路复用/分解器106选用HCF4051，计算运放放大倍数时，需要考虑通道电阻。信号放大器105选用TL082C。 

微处理器101为单片机。可选用MSP430系列单片机中的F149。可使用其片内60KByte的FLASH作为程序存储器，并集成ADC12模块，能够实现信号模拟到数字的转换。笔段式LCD屏102为段码液晶显示器，由HT1621Ｂ段式液晶驱动芯片来驱动。显示内容可为：当前环境电磁场场强大小，记录的电磁场场强大小的最大值与最小值，以及系统电源电量剩余情况。 

按键键盘103可选用薄膜键盘，贴在面板上，也可使用独立键盘。键盘设有四个按键，开关键、记录最大值键、记录最小值键，以及切换显示最值键。 

Claims (6)

1.基于MSP430单片机的便携式场强仪，其特征在于：其包括有微处理器（101），笔段式LCD屏（102），按键键盘（103），系统供电电源（104），信号放大器（105），8通道模拟多路复用/分解器（106），整流二极管（107），电磁场信号采集天线（108）；用于捕捉电磁场信号的电磁场信号采集天线（108）的输出端经整流二极管（107）连接至8通道模拟多路复用/分解器（106），8通道模拟多路复用/分解器（106）的输出端连接至信号放大器（105），信号放大器（105）的输出端连接至微处理器（101），微处理器（101）的控制端连接至系统供电电源（104）；用于控制微处理器（101）开关机及最大值最小值记录保存的按键键盘（103）的输出端连接至微处理器（101）；用于显示当前环境的电磁场场强大小及切换显示场强仪所记录的场强最大值与最小值以及目前系统供电电池电量剩余情况的笔段式LCD屏（102）的输入端连接至微处理器（101）；所述的微处理器（101）采用MSP430单片机。 

2.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的便携式场强仪，其特征在于：8通道模拟多路复用/分解器（106）采用HCF4051芯片。 

3.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的便携式场强仪，其特征在于：整流二极管（107）使用贴片整流二极管。 

4.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的便携式场强仪，其特征在于：微处理器（101）为选用MSP430系列单片机中的F149，使用其片内60KByte的FLASH作为程序存储器，并集成ADC12模块，实现信号模拟到数字的转换。 

5.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的便携式场强仪，其特征在于：笔段式LCD屏（102）为段码液晶显示器，由HT1621Ｂ段式液晶驱动芯片来驱动。 

6.根据权利要求1所述的基于MSP430单片机的便携式场强仪，其特征在于：按键键盘（103）可选用薄膜键盘，或使用独立键盘。 

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