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基于MSP430单片机的数字电压表的设计

基于MSP430单片机的数字电压表的设计

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术创新

基于 MS 0单片机的数字电压表的设计 P 3 4 王晓亮 (原理工大学山西太原太 0 02 ) 3 0 4摘要:文章介绍一种基于M P 3单片机的数字电压表, s4 0根据数据采集的工作原理,设计实现数字电压表,然后完成单片与P的通信,机 c 将所测量的电压值通过串口传送给P, CI c在P 进行显示。电压表的主控芯片M P 3 F 2内部有三个独立的 l位∑一AA D S I )这 -该 S 4 0 47 6/ (D 6,些A D/转换器带有 P A ̄煽程增益放大嚣)这样减少了外围模块的数量, G (,使这款电压表具有精度高,性价比高,用方便等特点。使 关键词:数字电压表单片机∑一AA D/中图分类号: M9 3 2 T 3 .2文献标识码: A文章编号: 6 4 0 8 ( 0 9 0 () 0 l 2 1 7— 9 X 2 0 ) 1a一0 2一0 电子科学技术 E益发展, 1电子测量也

D显示、位机 ( C机 )讯等几个模块上 P通器需较多外围器件且精度高的 A D格较 LC/价片上集成了三个 1位∑ AA/ (D1 )这 6 DS 6, 单片机最小系统除MS 4 0 4 7 P 3 F 2主控制

变的越来越普遍,且对测量的精度和功贵, P 3 F 2单片机的一个主要特点是组成。并 MS 4 0 4 7系统结构框图如图 l示。所 能的要求也越来越高,电压的测量甚为而

还时复突出,因为电压的测量最为普遍。且随着些 A/而 D还带有P A(编程增益放大器 )能芯片外,包括电源电路,钟电路,位 G可,电路, T J AG电路。源由电池供电经电源电电子技术的发展,是经常需要测量高精够将传送来的信号放大最高 3倍。样电更 2这 P 3F 2芯 . V的工作度的电压,以数字电压表就成为一种必压表硬件部分大为简化,本也就相对较电路提供给 MS 4 0 4 7片 3 3所成电压。时钟电路采用 l赫兹的晶振为主控 M不可少的测量仪器。 低。

数字电压表 ( iia Vot tr简称 D gtl lmee ) DV, M它是采用数

字化测量技术,连续的把续、散的数字形式并加以显示的仪表。 离由于数字式仪器具有读数准确方便、度高、精 等特点而倍受青睐。 I I I

电压信号的测量精度主要由 A/转换制芯片提供系统工作时钟。 P 3 F 2内 D MS 4 0 4 7 电路决定。 P 3 F4 7成的A/ MS 4 0 2集 D转换器

部带有看门狗 ( DT,门狗用于复位功 W )看

用一模拟量 (流或交流输入电压 )换成不连采用目前比较流行的 l b直转 6 ̄∑一A A/转换能时,于监测程序的运行,旦程序停止 D器。 A技术的基本思想是采用过采样技运行,门狗复位,序从头执行,效避£看程有

本术把更多的量化噪声压缩到基本频带外边免了死机现象。设计除主控制芯片内部 带外噪声。∑一△技术能实现高分辨率,主部复位通过一个按键引起电平变化而引起

误差小、敏度高和分辨率高、量速度快的高频区,由数字低通滤波器除掉这些的看门狗复位外,带有外部复位电路,灵测并还外这这款数字电压表采用单片机作为测量要在于它使用了过采样、化噪声整形、量数单片机复位,样可以保证设备在任何情况下都可以正常的工作。 TAG电路采用 J仪器的主控制器,计出具有 l位分辨率,字滤波、样抽取等几项技术。些技术令设 6 采这

并可与上位计算机进行通信的电压表系

它具有易与数字信号处理系统单片集成,

I Dc1连接器与下载电缆连接, 4通过下载电 被测电压由精密的电阻分压器进行分 压得到满足系统要求的电压值,经 MS 3 F 2的 A0.+、 . -两个端口连 P4 O 4 7 0 A0 0

[ 3 统。种以单片机为主体的新型智能仪表无需采样保持电路,输入抗混迭滤波器缆将程序写入芯片中。 1这对

将计算机技术与测量控制技术结合在一要求很低等优点。 1[ 2 起,以这种类型的数字电压表无论在功所能还是实际应用上,具有传统数字电压 2硬件设计都表无法比拟的特点。

MS 4 0 4 7 . V参数字电压表采用 MS 4 0 4

7主处理接至主控芯片。 P 3 F 2内置有 1 2 P 3F 2为如那器,统主要由信号采集、考电压电路、考电压工作,果采用内部参考电压,么系参 测量结果就会随电池使用寿命中的变动而 1 1

1控制芯片M P3F2介绍 S4047 MS 4 0 4 7片机是美国德州仪器 P 3 F 2单

发生差异。了提高电压表测量的准确性,为 在本设计中采用美国德州仪器 ( )产的 TI生 基准源芯片TL 3产生参考电压。 L 3是 4l T 41具有良好热稳定性能的、噪声的三端可低调分流基准源,本设计中由TL 3产生在 4l 准确2. V的参考电压。 5

( )0 3 TI 0年推出的的一款 l位单片机, 2 6具 有 l RAM及2 KB KB+2 6 F a h储器。 5 B ls存

性能特点如下:工作电压 ( .~3 6;低 1 8 . V)超低功耗 (在节电方式下,最低可达 0 1 A)五 .u; 种省电模式, 6uS从待机模式唤醒; 6 l 内 1

系统 l始化 ( r, D,{ J J端] W T定时器 .S D1 6,UAR ) T

位精简指令结构 ( S;个独立的 1 - i RI C) 3 6 bt ∑ AA/D,差分 PGA(编程增益放大 带可

启动 A/转换 D

MS 4 O 2的片上LCD驱动器可直接 P 3 F4 7

采用接口与一般的 L D模块连接。本设 C在 采集 A/转换位 D

器 )入;成 l 8 L D驱动器;输集 2段 c串行在线编程,无需外部编程电压,全熔丝可编程安 代码保护。 在仪器测量中大多需要进行模拟量的

计中采用了S fB u h公司的4 ot a g一mu .数码 71

L D s L D。由三个电阻为L D驱 C— B C A4并 C动器模块提供了所用的电压阶梯。 数、均滤波 F

数据通信方式主要有并行数据通信与串行数据通信两种。虑到串行数据通信考只需要一对数据传送线进行信息的传送, 所需传输线数目极少,传送成本较低,故本

测量,方法是用A/转换器进行 A D转换, D/

再提供给单片机进行处理。般 A/转换一 D

L D C

i

设计选择串行数据通信。一2 2 RS 3 C是美国 电子工业协

会 ( I确定的接口标准, E A)是最 常用的接口之一。由于 RS 2 2 - 3 C的接口电平与TTL容接口电平标准不同,以该兼所接口与 T兼容电平连接时需要进行电平 TL

送到 U Tm¨t机胜示 AR

图1系统结构框图

图2软件主流程图

(转2页 )下 3

科技创新导报 S in e a d T c n lg n o a in H r l ce c n e h oo y In v to e ad

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