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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
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0~,,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。
器件

-SEB Module核心板
(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。
(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
(测试前端)


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)


























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<,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