基于MSP430数字式电压表.docx

课 程 设 计 题 目： 基于MSP430数字式电压表 院 系： 电子与信息工程学院 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导老师： 2016年7月6日 Msp430数字电压表设计1、 目标 采用MSP430单片机来实现数字电压表的功能，本数字电压表由MSP430F5529作为主控器件，A/D转换器采用MSP430自带转换器，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现数字电压表的硬件电路和软件设计。利用外部硬件电路对不同档位的输入电压进行处理，使电压达到单片机测量范围，实现基本的数字电压表功能，使其可以测量016.5V的电压值，并且误差控制在0.02v以内，最后在AY-SEB Module板的液晶屏上显示。 该系统的数字电压表电路元件较少，成本低，调节工作简单等优点。在电压测量中有较强的实用性。2、 器件1.MSP430F5529LP开发板 2.AY-SEB Module核心板3.测试前端（电阻分压和电压跟随器组成）三、原理分析 测试前端包括电阻分压和电压跟随器，即输入电压前接电阻分压电路和LM358运算放大器组成的电压跟随器，电阻分压能增大测量量程(可通过改变两个电阻比值而改变量程)。运算放大器同时起到增加输入阻抗的作用，使得电阻分压得到的电压更稳定，避免影响被测量的电压值。用MSP430F5529开发板P6.0（A0）通道采用中断方式，不间断连续采集输入电压，通过程序控制，由MSP430F5529开发板的AD转换电路完成电压的采集，对采集信息处理换算后，把电压发信息至AY-SEB Module核心板液晶屏上显示。 四、硬件电路原理分析 1.电路设计（测试前端） 2.电路分析经过电阻分压后，检测电压U2=XU1,其中R1=10k，R2=1k，可得U1=11U2,实现扩大11倍量程的作用。在这里将R2定为1K，是为了方便计算，可通过R1的阻值，来改变设计的电压表的量程（阻值越大，量程越大）；另外用LM358作为运算放大器来提高精确度。五、数据测量及误差分析输入电压（V）测试电压（V）0.100 0.1080.300 0.2960.700 0.694 0.801 0.791 1.000 0.991 3.000 2.993 5.000 5.000 7.000 7.002 9.000 9.009 11.001 11.006 13.003 13.026 16.504 16.500 1.误差分析 通过分析以上测试数据，得出一下结论由表中数据和图例可以看出电压测量分辨率0.01V，通过统计求均值可得出测量误差1%。达到了设计要求。测量值与实际值有一定的误差，并且误差随着输入电压的增大而变大。其原因是输入电路中由电阻串联构成来实现分压，电阻参数的变化及负载效应会引起分压比的误差；运算放大器本身存在漂移和噪声，开环增益和开环输入电阻不无穷大，因此会引入误差。由图例不难看出输入电压不是线性的，且随着输入电压增大，误差也变大，这说明信号源输入电压给电路，由于电路本身输入阻抗不够高，电路会向信号源索取的电流，输入电压越大，索取的电流就越大，就导致了误差增大。2. 减小误差探究在电路中假如一个射极跟随器，用它连接两电路，减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用。由于动态电压放大倍数小于1并接近1，且输出电压与输入电压同相但是输出电阻低，具有电流放大作用，所以有功率放大作用，从而提高精确度。六、结论经过一段时间的努力，基于单片机的简易数字电压表基本完成。但设计中的不足之处仍然存在。这次设计是我第一次设计电路，在这过程中，我对电路设计，单片机的使用等都有了新的认识。通过这次设计熟练了软件的使用方法，积累了不少经验。本文设计主要实现了简易数字电压表测量一路电压的功能，详细说明了从原理图的设计到软件的调试。其中有苦也有乐。苦的是自己的知识太贫乏，到处找资料，问同学；乐的是在付出过程中，同学的帮助，让我学到了许多的东西。在整个设计过程中，经常经常出现这样那样的问题，但是最后还是都得以解决，当看到自己的设计课题成功时，心中有一种成就感。 忙了几个星期的设计终于要结束了，从开始布置题目的期待，到着手设计时，因为知识匮乏的迷惘，再到同学诚心的帮助和老师的释疑，最后到作品的成功。虽然是一个简单的数字电压表设计，但这期间，对我来说就是一笔丰富的财富，是一种成长。七、另附程序/*数字电压表程序*/ MSP430F5529LP - MSP-EXP430F5529LP + AY-SEB Module核心板/ 描 述:P60（A0）通道采用中断方式，不间断连续采集输入电压，再经液晶屏显示。/*#include #include grlib.h#include LCD_driver/Template_Driver.h#include images/images.h#include driverlib.h/*/变量来存储振荡器故障标志的状态/*uint16_t status;#define Num_of_Results 16#define ADC_REF 1500 / adc基准参考电压（1.5V与2.5V)#define ADC_RANGE4095/ adc转换位数volatile uint16_t resultsNum_of_Results;volatile uint16_t adc_filter;Graphics_Context g_sContext;#if defined(_IAR_SYSTEMS_ICC_)int16_t _low_level_init(void) / Stop WDT (Watch Dog Timer) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; return(1);#endiftContext g_sContext;extern void GrStringNumberCentered(const tContext *pContext, int16_t Number, uint8_t ui8Dot,uint8_t ui8X, uint8_t ui8Y);void main(void)volatile unsigned int i;volatile unsigned int vin_mv;_system_pre_init(); / 设置LCD Template_DriverInit(); Graphics_initContext(&g_sContext, &g_sTemplate_Driver); Graphics_setForegroundColor(&g_sContext, ClrBlack); / 设置前景为白色 Graphics_setBackgroundColor(&g_sContext, ClrWhite);/ 设置背景为黑色 Graphics_setFont(&g_sContext, &g_sFontCm16b);/ 设置字体 Graphics_clearDisplay(&g_sContext); / 清空显示页面/ 绘制LCD界面GrStringDraw(&g_sContext, =shuzidianya=, AUTO_STRING_LENGTH, 5, 17, OPAQUE_TEXT);GrStringDraw(&g_sContext, zhi: v, AUTO_STRING_LENGTH, 5, 34, OPAQUE_TEXT);GrFlush(&g_sContext); / 打开全局中断 _bis_SR_register(GIE);while(1)/ 转换成电压值(单位：mv)并乘于电阻分压倍数11，得到电阻分压电压，在加上射级跟随电压0.707，最后得到检测电压。vin_mv =(adc_filter*1.0*11)/ADC_RANGE*ADC_REF+707; / 擦除旧的LCD显示数据GrStringDrawCentered(&g_sContext, , AUTO_STRING_LENGTH, 70, 40, OPAQUE_TEXT);/ 显示电压并把电压换算成V(1V=1000mV）GrStringNumberCentered(&g_sContext,vin_mv,3,70,40);GrFlush(&g_sContext);/=数字转字符串函数=void Num2String(int16_t i16Number,uint8_t ui8Dot,uint8_t *p)int8_t i=0 ,ds=0;uint8_t pos=0,m=0;uint8_t DispBuff11=0;uint8_t tempBuff11=0; if(i16Number0) i16Number=-i16Number;/处理负数DispBuff0=-; /显示负号m=1;/跟踪缓存位置 else m=0; /等效为-清除负号 for(i=m;i=0;i-) /消隐无效0 if (DispBuffi=0) DispBuffi=0; else pos=i;/ 保存当前第一个有效值 break; tempBuff0 = DispBuff0;/ 保存对应的符号位 for(i=10;i=m;i-) / 高低位数据转换存储位置，高位在前，符号位不变 if(i 0) if(ui8Dot =pos-(ui8Dot-1);i-) tempBuffi+1=tempBuffi; tempBuffpos-(ui8Dot-1) = 0x2e;/ 小数点 else /if(ui8Dot pos+m) ds = ui8Dot - (pos+1-m);/ 移位距离(既需要增加几个0) for(i=pos;i=m;i-) tempBuffi+ds+2= tempBuffi;/这里+2是为了增加前置：“0.” for(i=0;ids;i+) tempBuffm+2+i=0x30;/这里 小数点后“补0操作” tempBuffm = 0x30;/ 添加前置“0.” tempBuffm+1 = 0x2e; for(i=0;i7;i+) if(tempBuffi!= ) *p=tempBuffi; *p+; else break; /-/GrStringDraw(const tContext *pContext, const char *pcString, long lLength,long lX, long lY, unsigned long bOpaque)void GrStringNumberCentered(const tContext *pContext, int16_t Number,uint8_t ui8Dot,uint8_t ui8X, uint8_t ui8Y)uint8_t String8=0;Num2String(Number,ui8Dot,String);GrStringDrawCentered(pContext, (const char*)String, AUTO_STRING_LENGTH,ui8X,ui8Y, OPAQUE_TEXT);#if defined(_TI_COMPILER_VERSION_) | defined(_IAR_SYSTEMS_ICC_)#pragma vector=ADC12_VECTOR_interrupt#elif defined(_GNUC_)_attribute_(interrupt(ADC12_VECTOR)#endifvoid ADC12ISR(void) / adc12a中断函数 static uint8_t index = 0; volatile uint8_t i; switch(_even_in_range(ADC12IV,34) case 0: break; /矢量0：无 case 2: break; /矢量2：ADC溢出 case 4: break; /矢量4：ADC时序溢出 case 6: /矢量6: ADC12IFG0 /Move results resultsindex = ADC12_A_getResults(ADC12_A_BASE, ADC12_A_MEMORY_0); index+; if(index = Num_of_Results) adc_filter = 0; for(i = 0; i= 4; index = 0; case 8: break; /Vector 8: ADC12IFG1 case 10: break; /Vector 10: ADC12IFG2 case 12: break; /Vector 12: ADC12IFG3 case 14: break; /Vector 14: ADC12IFG4 case 16: break; /Vector 16: ADC12IFG5 case 18: break; /Vector 18: ADC12IFG6 case 20: break; /Vector 20: ADC12IFG7 case 22: break; /Vector 22: ADC12IFG8 case 24: break; /Vector 24: ADC12IFG9 case 26: break; /Vector 26: ADC12IFG10 case 28: break; /Vector 28: ADC12IFG11 case 30: break; /Vector 30: ADC12IFG12 case 32: break; /Vector 32: ADC12IFG13 case 34: break; /Vector 34: ADC12IFG