隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個領域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術， 本文主要介紹了一個基于msp430單片機的交流電壓測量系統(tǒng)，詳細描述了利用單片機和簡單模擬電路實現(xiàn)交流電壓的測量過程，重點對模擬電路與單片機的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進行了詳盡分析，對各部分的電路也一一進行了介紹，該系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)交流電壓的測量與顯示，它使用起來相當方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點，以msp430單片機為主，模擬電路為輔，該系統(tǒng)結構簡單，抗干擾能力強，有超低功耗等特點。適合于惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應用前景。

　　本次設計的目的就是讓我們在理論學習的基礎上，通過完成一個智能儀表的設計，使我們學生不但能夠?qū)⒄n堂上學到的理論知識與實際應用結合起來，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進一步加深認識，同時在軟件編程、排版調(diào)試、焊接技術、相關儀器設備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。

　　描述了一種簡易的交流數(shù)字電壓表的系統(tǒng)設計。系統(tǒng)以msp430f448為核心，該單片機內(nèi)部集成了12位的A/D轉換器，轉換器帶有內(nèi)部參考源、采樣保持、自動掃描特性，極大地簡化了硬件設計。因為單片機內(nèi)部中斷資源豐富，電壓轉換、定時等都采用中斷觸發(fā)，減少了系統(tǒng)響應時間，提高了軟件執(zhí)行效率。此外該單片機的液晶驅(qū)動能力可達160段，可以直接將A/D轉化數(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，其運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、看門狗定時器、比較器、硬件乘法器等外圍設備模塊，從而降低了應用電路的復雜程度，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)點非常適合設計便攜式，且要求長時間連續(xù)工作，環(huán)境溫度變化寬的智能儀器儀表設備。MSP430F44x系列單片機具有其他單片機無法比擬的優(yōu)點，用其來實現(xiàn)交流電壓的測量是一種很好的設計方案。

　　1.設計背景

　　1.1本課題背景

　　近年來，隨著微型計算機的發(fā)展，他的應用在人們的工作和日常生活中越來越普遍。工業(yè)過程控制是計算機的一個重要應用領域。其中由單片機構成的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)越來越受到人們的關注。現(xiàn)在可以毫不夸張的說，沒有微型計算機的儀器不能稱為先進的儀器，沒有微型計算機的控制系統(tǒng)不能稱其為現(xiàn)代控制系統(tǒng)的時代已經(jīng)到來。

　　本課程設計是系統(tǒng)以msp430f448為核心，該單片機內(nèi)部集成了12位的A/D轉換器，轉換器帶有內(nèi)部參考源、采樣保持、自動掃描特性，極大地簡化了硬件設計。因為單片機內(nèi)部中斷資源豐富，電壓轉換、定時等都采用中斷觸發(fā)，減少了系統(tǒng)響應時間，提高了軟件執(zhí)行效率。此外該單片機的液晶驅(qū)動能力可達160段，可以直接將A/D轉化數(shù)據(jù)顯示在LCD上。

　　1.2 設計內(nèi)容

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

　　4、測量溫度由LCD液晶屏直讀顯示

　　2交流電壓測量系統(tǒng)簡介

　　2.1 設計方案

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

　　為了保證硬件電路設計的通用性，采用單級性電壓測量的方法，將輸入的雙極性電壓轉換成單級性電壓進行測量。然后將轉換后的電壓送入單片機A/D模擬通道進行模數(shù)轉換，最終將轉換的數(shù)字信號在LCD液晶上顯示。系統(tǒng)設計框圖如圖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，所以要進行模擬電

　　源和數(shù)字電源的轉換，以便給芯片供電。然后將電池電源轉換為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轉換、輸出顯示電路及JTAG接口電路

　　A/D轉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、電源電路、電壓極性轉換電路和顯示電路及晶振電路。

　　3系統(tǒng)軟件設計

　　3.1 概述

　　對于交流采集，需要在1個工作周期內(nèi)采集40個點，即時間間隔為500μs，時間間隔

　　采用定時器實現(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，并燒錄芯片，得到所要求的設計結果。如圖3.4試驗成功。

　　通過上述結果分析，測量較高值時測量精度有點低，誤差大。但數(shù)值小的時候測量精度很高。不足之處是本設計的外圍分壓電路是通過調(diào)節(jié)電位器來實現(xiàn)的分壓效果，實際電路受到電壓源等因素影響較大，這之間會因為電壓值的不同而引起效果好壞的改變。

　　結 論

　　本設計是用基于msp430單片機的一款交流電壓測量系統(tǒng)。硬件電路包括晶振及復位電路，電源電路，電壓極性轉換電路，和顯示電路。電路結構小巧緊湊，是比較實用的交流電壓測量儀。

　　文中的程序通過MSP430開發(fā)工具IAR EmbeddedWorkbench編譯、運行。在實驗室做成一個簡易電路，并將程序下載到電路板上進行運行，發(fā)現(xiàn)此電路可以實現(xiàn)測量交流電壓的功能，但在精確度方面需要進一步改進。

　　參考文獻

　　［1］ 李群芳。張士軍。單片微型計算機與接口技術。北京：電子工業(yè)出版社.2008. ［2］ 李光飛。樓然苗。胡佳文。謝象佐。單片機課程設計實例指導。北京：北京航空航天大學出版社.2004.

　　［3］ 沈德金。陳粵初。單片機接口電路與應用程序?qū)嵗１本罕本┖教旌娇沾髮W出版社.1990.

　　［4］ 徐愛鈞。彭秀華。單片高級語言C51應用程序設計。北京：電子工業(yè)出版社.1998. ［5］ 李群芳。單片微型計算機及其應用。南京：東南大學出版社.2004.