隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)， 本文主要介紹了一個(gè)基于msp430單片機(jī)的交流電壓測(cè)量系統(tǒng)，詳細(xì)描述了利用單片機(jī)和簡(jiǎn)單模擬電路實(shí)現(xiàn)交流電壓的測(cè)量過(guò)程，重點(diǎn)對(duì)模擬電路與單片機(jī)的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進(jìn)行了詳盡分析，對(duì)各部分的電路也一一進(jìn)行了介紹，該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)交流電壓的測(cè)量與顯示，它使用起來(lái)相當(dāng)方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，以msp430單片機(jī)為主，模擬電路為輔，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，有超低功耗等特點(diǎn)。適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，有廣泛的應(yīng)用前景。

　　本次設(shè)計(jì)的目的就是讓我們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)完成一個(gè)智能儀表的設(shè)計(jì)，使我們學(xué)生不但能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，而且能夠?qū)?a target="_blank">電子電路、電子元器件、印制電路板等方面的知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)在軟件編程、排版調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。

　　描述了一種簡(jiǎn)易的交流數(shù)字電壓表的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以msp430f448為核心，該單片機(jī)內(nèi)部集成了12位的A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器帶有內(nèi)部參考源、采樣保持、自動(dòng)掃描特性，極大地簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部中斷資源豐富，電壓轉(zhuǎn)換、定時(shí)等都采用中斷觸發(fā)，減少了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，提高了軟件執(zhí)行效率。此外該單片機(jī)的液晶驅(qū)動(dòng)能力可達(dá)160段，可以直接將A/D轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)顯示在LCD上。

　　MSP430F44x系列是TI公司推出的一款超低功耗的16位單片機(jī)，其運(yùn)算速度快而且體積小。片內(nèi)集成了8路12位A/D、串行通信接口、看門狗定時(shí)器、比較器、硬件乘法器等外圍設(shè)備模塊，從而降低了應(yīng)用電路的復(fù)雜程度，提高了系統(tǒng)的可靠性。該芯片可以工作于2.5 V和3.3 V兩種電壓下，并且可以處于休眠狀態(tài)，此時(shí)的頻率只有32768 Hz，功耗非常低，環(huán)境溫度范圍為-40~+125℃。這些優(yōu)點(diǎn)非常適合設(shè)計(jì)便攜式，且要求長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，環(huán)境溫度變化寬的智能儀器儀表設(shè)備。MSP430F44x系列單片機(jī)具有其他單片機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，用其來(lái)實(shí)現(xiàn)交流電壓的測(cè)量是一種很好的設(shè)計(jì)方案。

　　1.設(shè)計(jì)背景

　　1.1本課題背景

　　近年來(lái)，隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，他的應(yīng)用在人們的工作和日常生活中越來(lái)越普遍。工業(yè)過(guò)程控制是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。其中由單片機(jī)構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注?，F(xiàn)在可以毫不夸張的說(shuō)，沒有微型計(jì)算機(jī)的儀器不能稱為先進(jìn)的儀器，沒有微型計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)不能稱其為現(xiàn)代控制系統(tǒng)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

　　本課程設(shè)計(jì)是系統(tǒng)以msp430f448為核心，該單片機(jī)內(nèi)部集成了12位的A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器帶有內(nèi)部參考源、采樣保持、自動(dòng)掃描特性，極大地簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部中斷資源豐富，電壓轉(zhuǎn)換、定時(shí)等都采用中斷觸發(fā)，減少了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，提高了軟件執(zhí)行效率。此外該單片機(jī)的液晶驅(qū)動(dòng)能力可達(dá)160段，可以直接將A/D轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)顯示在LCD上。

　　1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

　　1、能利用所設(shè)計(jì)的數(shù)字交流電壓表測(cè)量某一交流電壓 2、能在環(huán)境溫度范圍為-40~+125℃的環(huán)境下正常工作 3、測(cè)量精度為0.01v

　　4、測(cè)量溫度由LCD液晶屏直讀顯示

　　2交流電壓測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　2.1 設(shè)計(jì)方案

　　系統(tǒng)主要由以下4大模塊組成：中央處理器、電源電路、電壓極性轉(zhuǎn)換電路和顯示電路。

　　為了保證硬件電路設(shè)計(jì)的通用性，采用單級(jí)性電壓測(cè)量的方法，將輸入的雙極性電壓轉(zhuǎn)換成單級(jí)性電壓進(jìn)行測(cè)量。然后將轉(zhuǎn)換后的電壓送入單片機(jī)A/D模擬通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)在LCD液晶上顯示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

　　2.3電源電路

　　用電池給系統(tǒng)供電，由于MSP430系列有內(nèi)置模擬電源和模擬地，所以要進(jìn)行模擬電

　　源和數(shù)字電源的轉(zhuǎn)換，以便給芯片供電。然后將電池電源轉(zhuǎn)換為3V左右的電源給系統(tǒng)供電。具體電路如圖3所示。

　　2.4 A/D轉(zhuǎn)換、輸出顯示電路及JTAG接口電路

　　A/D轉(zhuǎn)換用到了模擬輸入通道A0，LCD顯示用到了S0至S20，使用4MUX模式。液晶

　　所需要的模擬信號(hào)由外接的等值電阻產(chǎn)生。具體電路如圖4所示。
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　　圖2.5晶振及復(fù)位電路

　　2.6系統(tǒng)總硬件電路圖

　　系統(tǒng)總硬件電路圖包括中央處理器msp430單片機(jī)、電源電路、電壓極性轉(zhuǎn)換電路和顯示電路及晶振電路。

　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　3.1 概述

　　對(duì)于交流采集，需要在1個(gè)工作周期內(nèi)采集40個(gè)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為500μs，時(shí)間間隔

　　采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。

　　3.3 調(diào)試及仿真

　　經(jīng)軟件調(diào)試-仿真器proteus調(diào)試通過(guò)，并燒錄芯片，得到所要求的設(shè)計(jì)結(jié)果。如圖3.4試驗(yàn)成功。

　　通過(guò)上述結(jié)果分析，測(cè)量較高值時(shí)測(cè)量精度有點(diǎn)低，誤差大。但數(shù)值小的時(shí)候測(cè)量精度很高。不足之處是本設(shè)計(jì)的外圍分壓電路是通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)的分壓效果，實(shí)際電路受到電壓源等因素影響較大，這之間會(huì)因?yàn)殡妷褐档牟煌鹦Ч脡牡母淖儭?/p>

　　結(jié) 論

　　本設(shè)計(jì)是用基于msp430單片機(jī)的一款交流電壓測(cè)量系統(tǒng)。硬件電路包括晶振及復(fù)位電路，電源電路，電壓極性轉(zhuǎn)換電路，和顯示電路。電路結(jié)構(gòu)小巧緊湊，是比較實(shí)用的交流電壓測(cè)量?jī)x。

　　文中的程序通過(guò)MSP430開發(fā)工具IAR EmbeddedWorkbench編譯、運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)室做成一個(gè)簡(jiǎn)易電路，并將程序下載到電路板上進(jìn)行運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)此電路可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量交流電壓的功能，但在精確度方面需要進(jìn)一步改進(jìn)。

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