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基于MSP430的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)論文(Word格式共50頁)

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ID:255581 發(fā)表于 2017-11-30 10:46 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
目  錄

第一章  緒論    1
1.1數(shù)字電壓表的研究意義    1
1.2數(shù)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(jī)介紹    4
2.1單片機(jī)概述    4
2.2MSP430系列單片機(jī)    5
第三章 方案設(shè)計(jì)論述與選擇    10
3.1方案論述    10
3.2設(shè)計(jì)指標(biāo)    10
第四章  基于MSP430的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)    12
4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)    12
4.2硬件設(shè)計(jì)    12
4.3軟件設(shè)計(jì)    19
第五章 系統(tǒng)連接及性能測試    22
5.1系統(tǒng)連接    22
5.2性能測試    22
結(jié)束語    25
致 謝    26
參考文獻(xiàn)    27
附錄    28

1.3本文的工作
1)對(duì)系統(tǒng)總體框架進(jìn)行分析根據(jù)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)設(shè)計(jì)基于MSP430的數(shù)字壓表的硬件系統(tǒng)以模塊設(shè)計(jì)法為依據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)各個(gè)部分的具體設(shè)計(jì);
2)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)發(fā)揮單片機(jī)的處理功能強(qiáng)大運(yùn)算速度快的特點(diǎn)對(duì)被測電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和顯示;
3)針對(duì)系統(tǒng)的總體框架和硬件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)更合理的去完成系統(tǒng)測電壓的目的;
4)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整機(jī)調(diào)試使得基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡可能的滿足設(shè)計(jì)指標(biāo);

第三章 方案設(shè)計(jì)論述與選擇
3.1 方案論述
3.1.1電源系統(tǒng)
    方案一:由變壓器輸出雙9V交流電壓通過整流橋輸出正負(fù)5V直流電壓。在+5V與地之間接入一個(gè)LM4041和一個(gè)正向?qū)ǖ亩䴓O管,從而產(chǎn)生+2.05V電壓,在地與負(fù)5V之間接入一個(gè)LM4041產(chǎn)生一個(gè)-1.25V電壓,將+2.05和-1.25分別接到430單片機(jī)的DVCC和DVSS使單片機(jī)正常工作。將正負(fù)5V提供給模擬開關(guān)4051和比較器LM393以及運(yùn)算放大器OPA2277使系統(tǒng)前級(jí)能正常工作。將+5V提供給后級(jí)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(fù)5V直流電壓。在+5V與地之間接入U(xiǎn)A78M33C直接產(chǎn)生3.3V直流電壓提供給430單片機(jī)工作。在+5V與地之間接入一個(gè)LM4041,從而產(chǎn)生+1.22V電壓,提供給比較器LM393作為基準(zhǔn)。在地與負(fù)5V之間接入一個(gè)LM4041產(chǎn)生一個(gè)-1.22V電壓提供給運(yùn)算放大器OPA2277后級(jí)以便提升電壓。
方案三:采用單片機(jī)電源方案,使用LM1117將USB電源轉(zhuǎn)換成5V電源,再通過穩(wěn)壓芯片TL431得到3.3V單片機(jī)工作電壓。
方案四:由變壓器將220V交流電壓轉(zhuǎn)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(jīng)電阻分壓經(jīng)模擬開關(guān)4051通過電壓跟隨器直接給單片機(jī)處理。
    方案二:將電壓分為200V,20V,2V檔,輸入電壓經(jīng)電阻分壓,使其最大電壓在系統(tǒng)能夠承受的范圍之內(nèi)。經(jīng)模擬開關(guān)4051通過放大器以及電壓提升后傳送給單片機(jī)處理。
方案三:將電壓分為50V,5V檔,輸入電壓經(jīng)電阻分壓,使其最大電壓在系統(tǒng)能夠承受的范圍之內(nèi),經(jīng)模擬開關(guān)4051通過放大器以及電壓提升后傳送給單片機(jī)處理。
    方案四:使用Matlab擬合工具箱。通過擬合手段得出相關(guān)比例系數(shù)和比例關(guān)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(tǒng)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(shè)計(jì)指標(biāo)
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(tǒng)工作輸入電壓:交流220V;


系統(tǒng)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(shí),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(shí),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(tǒng)實(shí)物圖如圖5.1所示:

   0.png
圖5.1 系統(tǒng)實(shí)物圖
5.2性能測試

    測試工具:臺(tái)式直流穩(wěn)壓電源、UD360數(shù)字電壓表

接通系統(tǒng)電源,采用分檔測量臺(tái)式直流穩(wěn)壓輸出電壓與UD360數(shù)字電壓表測量電壓相比較,得到測試結(jié)果如下。

采用上述測量步驟,得到200mV檔測試結(jié)果如表5.1所示:



表5.1 200mV檔測試

標(biāo)準(zhǔn)電壓值/mV

電壓表測量值/mV

絕對(duì)誤差

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%

采用上述測量步驟,得到2000mV檔測試結(jié)果如表5.2所示:

表5.2 2000mV檔測試

標(biāo)準(zhǔn)電壓值/mV

電壓表測量值/mV

絕對(duì)誤差

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%

采用上述測量步驟,得到15V檔測試結(jié)果如表5.3所示:

表5-3 15V檔測試

標(biāo)準(zhǔn)電壓值/V

電壓表測量值/V

絕對(duì)誤差

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%

采用上述測量步驟,得到-15V檔測試結(jié)果如表5.4所示:

表5.4 -15V檔測試

標(biāo)準(zhǔn)電壓值/V

電壓表測量值/V

絕對(duì)誤差

-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%

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(tǒng)要求,誤差均在可以接受范圍之內(nèi),較好的完成了題目要求。




結(jié)束語

經(jīng)過了三個(gè)多月的學(xué)習(xí)和工作,我終于完成了《基于MSP430的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)》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(duì)我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn),這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大項(xiàng)目。在這段時(shí)間里,我學(xué)到了很多知識(shí),也有很多感受。從對(duì)單片機(jī),電路焊接等相關(guān)技術(shù)很不了解的狀態(tài),我開始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn),查看相關(guān)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(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲。

本課題由于使用MSP430自帶的12位AD轉(zhuǎn)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(jī)交互功能;應(yīng)用反相器從而能夠進(jìn)行負(fù)電壓的測量。這次設(shè)計(jì)的不足之處是由于時(shí)間的原因未能將量程做的更大,停留在2位數(shù)量程上。

這次做論文的經(jīng)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(xué)習(xí)的過程和研究的過程,沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力,沒有自己的研究,就不會(huì)有所突破,那也就談不上論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后的學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步!


致 謝

本論文是在導(dǎo)師潘世輝高級(jí)工程師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,精益求精的工作作風(fēng),誨人不倦的高尚師德,嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范,樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、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(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的,傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此,謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成,一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我的熱情的幫助,在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意!


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ID:120517 發(fā)表于 2017-12-12 15:06 | 顯示全部樓層
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ID:537328 發(fā)表于 2019-5-13 19:49 | 顯示全部樓層
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