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目 錄
第一章 緒論 1
1.1數字電壓表的研究意義 1
1.2數字電壓表的研究概況 2
1.3本文的工作 3
第二章 MSP430單片機介紹 4
2.1單片機概述 4
2.2MSP430系列單片機 5
第三章 方案設計論述與選擇 10
3.1方案論述 10
3.2設計指標 10
第四章 基于MSP430的數字電壓表的設計 12
4.1系統設計 12
4.2硬件設計 12
4.3軟件設計 19
第五章 系統連接及性能測試 22
5.1系統連接 22
5.2性能測試 22
結束語 25
致 謝 26
參考文獻 27
附錄 28
1.3本文的工作
1）對系統總體框架進行分析根據系統所要實現的目標設計基于MSP430的數字壓表的硬件系統以模塊設計法為依據進行系統各個部分的具體設計；
2）設計基于單片機的數字控制系統發(fā)揮單片機的處理功能強大運算速度快的特點對被測電壓進行實時檢測和顯示；
3）針對系統的總體框架和硬件設計的特點設計相應的軟件系統更合理的去完成系統測電壓的目的；
4）對系統進行整機調試使得基于單片機的數字電壓表的實驗結果盡可能的滿足設計指標；
第三章 方案設計論述與選擇
3.1 方案論述
3.1.1電源系統
方案一：由變壓器輸出雙9V交流電壓通過整流橋輸出正負5V直流電壓。在+5V與地之間接入一個LM4041和一個正向導通的二極管，從而產生+2.05V電壓，在地與負5V之間接入一個LM4041產生一個-1.25V電壓，將+2.05和-1.25分別接到430單片機的DVCC和DVSS使單片機正常工作。將正負5V提供給模擬開關4051和比較器LM393以及運算放大器OPA2277使系統前級能正常工作。將+5V提供給后級顯示電路。
方案二：由變壓器輸出雙9V交流電壓通過整流橋輸出正負5V直流電壓。在+5V與地之間接入UA78M33C直接產生3.3V直流電壓提供給430單片機工作。在+5V與地之間接入一個LM4041，從而產生+1.22V電壓，提供給比較器LM393作為基準。在地與負5V之間接入一個LM4041產生一個-1.22V電壓提供給運算放大器OPA2277后級以便提升電壓。
方案三：采用單片機電源方案，使用LM1117將USB電源轉換成5V電源，再通過穩(wěn)壓芯片TL431得到3.3V單片機工作電壓。
方案四：由變壓器將220V交流電壓轉成25V交流輸出，然后將25V輸出通過整流橋，變成直流電壓。加入濾波電容去除電源紋波，將所得直流電壓利用7912，7812芯片得到±12V直流電壓，再通過7805，7905得到±5V電壓。
3.1.2衰減電路
方案一：將電壓分為200V，20V，2V檔，輸入電壓經電阻分壓經模擬開關4051通過電壓跟隨器直接給單片機處理。
方案二：將電壓分為200V，20V，2V檔，輸入電壓經電阻分壓，使其最大電壓在系統能夠承受的范圍之內。經模擬開關4051通過放大器以及電壓提升后傳送給單片機處理。
方案三：將電壓分為50V，5V檔，輸入電壓經電阻分壓，使其最大電壓在系統能夠承受的范圍之內，經模擬開關4051通過放大器以及電壓提升后傳送給單片機處理。
方案四：使用Matlab擬合工具箱。通過擬合手段得出相關比例系數和比例關系，從而得到衰減后的電壓。
3.1.3方案的確定
由于電源方案四和衰減方案四系統簡單，使用原件比較少，所以誤差比較小，故采用電源的方案三和衰減電路的方案四。
3.2設計指標
1）電壓測試范圍:直流-15V~15V;
2）精度:優(yōu)于0.5%;
3）硬件主板PCB：77mm*106mm;
4）系統工作輸入電壓：交流220V;
系統連接 將P53接口通過杜邦線（白線）接到GND端，測量小量程（-3.3V~3.3V）時，按下K1鍵，直接將P60端與待測電壓端通過杜邦線（棕線）相接，從而在液晶顯示屏上得到待測電壓；測量大量程（±3.3V~±15V）時，按下K2鍵，將P60端串接分壓電阻(棕線)，再與待測電壓端相接（紅線），得到待測電壓。 系統實物圖如圖5.1所示： 
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2017-12-1 02:17 上傳
圖5.1 系統實物圖 5.2性能測試 測試工具：臺式直流穩(wěn)壓電源、UD360數字電壓表 接通系統電源，采用分檔測量臺式直流穩(wěn)壓輸出電壓與UD360數字電壓表測量電壓相比較，得到測試結果如下。 采用上述測量步驟，得到200mV檔測試結果如表5.1所示：
表5.1 200mV檔測試
采用上述測量步驟，得到2000mV檔測試結果如表5.2所示： 表5.2 2000mV檔測試
采用上述測量步驟，得到15V檔測試結果如表5.3所示： 表5-3 15V檔測試
采用上述測量步驟，得到-15V檔測試結果如表5.4所示： 表5.4 -15V檔測試
從表5-1、5-2、5-3、5-4中可以看出，電壓表各檔位測量正常，測量精度基本滿足系統要求，誤差均在可以接受范圍之內，較好的完成了題目要求。
結束語
經過了三個多月的學習和工作，我終于完成了《基于MSP430的數字電壓表設計》的論文。從開始接到論文題目到電壓表的制作完成，再到論文的完成，每一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間獨立完成的最大項目。在這段時間里，我學到了很多知識，也有很多感受。從對單片機，電路焊接等相關技術很不了解的狀態(tài)，我開始了獨立的學習和試驗，查看相關的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩的作品一步一步完善起來，每一次改進都是我學習的收獲。 本課題由于使用MSP430自帶的12位AD轉換功能，具有非常良好的測量精度；采用12864液晶顯示模塊，能夠顯示漢字，具有良好的人機交互功能；應用反相器從而能夠進行負電壓的測量。這次設計的不足之處是由于時間的原因未能將量程做的更大，停留在2位數量程上。 這次做論文的經歷使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就談不上論文了。希望這次的經歷能讓我在以后的學習中激勵我繼續(xù)進步！
致 謝
本論文是在導師潘世輝高級工程師的悉心指導下完成的。導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹的治學態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此，謹向導師表示崇高的敬意和衷心的感謝。從開始進入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學、朋友給我的熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！
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