基于MSP430的数字电压表设计论文（Word格式共50页） -

目  录

第一章  绪论 1
1.1数字电压表的研究意义 1
1.2数字电压表的研究概况 2
1.3本文的工作 3
第二章  MSP430单片机介绍 4
2.1单片机概述 4
2.2MSP430系列单片机 5
第三章　方案设计论述与选择 10
3.1方案论述 10
3.2设计指标 10
第四章  基于MSP430的数字电压表的设计 12
4.1系统设计 12
4.2硬件设计 12
4.3软件设计 19
第五章　系统连接及性能测试 22
5.1系统连接 22
5.2性能测试 22
结束语 25
致　谢 26
参考文献 27
附录 28

1.3本文的工作
1）对系统总体框架进行分析根据系统所要实现的目标设计基于MSP430的数字压表的硬件系统以模块设计法为依据进行系统各个部分的具体设计；
2）设计基于单片机的数字控制系统发挥单片机的处理功能强大运算速度快的特点对被测电压进行实时检测和显示；
3）针对系统的总体框架和硬件设计的特点设计相应的软件系统更合理的去完成系统测电压的目的；
4）对系统进行整机调试使得基于单片机的数字电压表的实验结果尽可能的满足设计指标；

第三章　方案设计论述与选择
3.1 方案论述
3.1.1电源系统
方案一：由变压器输出双9V交流电压通过整流桥输出正负5V直流电压。在+5V与地之间接入一个LM4041和一个正向导通的二极管，从而产生+2.05V电压，在地与负5V之间接入一个LM4041产生一个-1.25V电压，将+2.05和-1.25分别接到430单片机的DVCC和DVSS使单片机正常工作。将正负5V提供给模拟开关4051和比较器LM393以及运算放大器OPA2277使系统前级能正常工作。将+5V提供给后级显示电路。
方案二：由变压器输出双9V交流电压通过整流桥输出正负5V直流电压。在+5V与地之间接入UA78M33C直接产生3.3V直流电压提供给430单片机工作。在+5V与地之间接入一个LM4041，从而产生+1.22V电压，提供给比较器LM393作为基准。在地与负5V之间接入一个LM4041产生一个-1.22V电压提供给运算放大器OPA2277后级以便提升电压。
方案三：采用单片机电源方案，使用LM1117将USB电源转换成5V电源，再通过稳压芯片TL431得到3.3V单片机工作电压。
方案四：由变压器将220V交流电压转成25V交流输出，然后将25V输出通过整流桥，变成直流电压。加入滤波电容去除电源纹波，将所得直流电压利用7912，7812芯片得到±12V直流电压，再通过7805，7905得到±5V电压。
3.1.2衰减电路
方案一：将电压分为200V，20V，2V档，输入电压经电阻分压经模拟开关4051通过电压跟随器直接给单片机处理。
方案二：将电压分为200V，20V，2V档，输入电压经电阻分压，使其最大电压在系统能够承受的范围之内。经模拟开关4051通过放大器以及电压提升后传送给单片机处理。
方案三：将电压分为50V，5V档，输入电压经电阻分压，使其最大电压在系统能够承受的范围之内，经模拟开关4051通过放大器以及电压提升后传送给单片机处理。
方案四：使用Matlab拟合工具箱。通过拟合手段得出相关比例系数和比例关系，从而得到衰减后的电压。
3.1.3方案的确定
由于电源方案四和衰减方案四系统简单，使用原件比较少，所以误差比较小，故采用电源的方案三和衰减电路的方案四。
3.2设计指标
1）电压测试范围:直流-15V~15V;
2）精度:优于0.5%;
3）硬件主板PCB：77mm*106mm;
4）系统工作输入电压：交流220V;

系统连接

将P53接口通过杜邦线（白线）接到GND端，测量小量程（-3.3V~3.3V）时，按下K1键，直接将P60端与待测电压端通过杜邦线（棕线）相接，从而在液晶显示屏上得到待测电压；测量大量程（±3.3V~±15V）时，按下K2键，将P60端串接分压电阻(棕线)，再与待测电压端相接（红线），得到待测电压。

接通系统电源，采用分档测量台式直流稳压输出电压与UD360数字电压表测量电压相比较，得到测试结果如下。

从表5-1、5-2、5-3、5-4中可以看出，电压表各档位测量正常，测量精度基本满足系统要求，误差均在可以接受范围之内，较好的完成了题目要求。

经过了三个多月的学习和工作，我终于完成了《基于MSP430的数字电压表设计》的论文。从开始接到论文题目到电压表的制作完成，再到论文的完成，每一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大项目。在这段时间里，我学到了很多知识，也有很多感受。从对单片机，电路焊接等相关技术很不了解的状态，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩的作品一步一步完善起来，每一次改进都是我学习的收获。

本课题由于使用MSP430自带的12位AD转换功能，具有非常良好的测量精度；采用12864液晶显示模块，能够显示汉字，具有良好的人机交互功能；应用反相器从而能够进行负电压的测量。这次设计的不足之处是由于时间的原因未能将量程做的更大，停留在2位数量程上。

这次做论文的经历使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就谈不上论文了。希望这次的经历能让我在以后的学习中激励我继续进步！

本论文是在导师潘世辉高级工程师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我的热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

标准电压值/mV	电压表测量值/mV	绝对误差
50	49.8	0.40%
80	80.5	0.63%
100	99.5	0.50%
120	119.4	0.50%
150	148.5	1.00%

标准电压值/mV	电压表测量值/mV	绝对误差
500	501.3	0.26%
800	801.5	0.19%
1000	1004.3	0.43%
1200	1205.2	0.43%
1500	1504.3	0.29%

标准电压值/V	电压表测量值/V	绝对误差
3	3.0123	0.41%
5	5.0235	0.47%
8	8.0432	0.54%
10	10.0255	0.25%
12	12.0588	0.49%

标准电压值/V	电压表测量值/V	绝对误差
-3	-3.0123	0.41%
-5	-5.0235	0.47%
-8	-8.0432	0.54%
-10	-10.0255	0.25%
-12	-12.0588	0.49%