數(shù)字電壓表系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1、目錄摘要IABSTRACTII第1章緒論11.1 選題目的與意義11.2 選題背景以及國內(nèi)外現(xiàn)狀11.3 設(shè)計(jì)任務(wù)要求2第2章：單片機(jī)及液晶顯示器介紹32.1 MSP430F149單片機(jī)介紹32.1.1 MSP430F149 芯片引腳功能介紹32.1.2 ADC12介紹52.2 12864液晶顯示器說明12液晶顯示模塊概述12主要技術(shù)參數(shù):12模塊引腳說明132.2.4 12864與msp430單片機(jī)的接口電路13第3章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)153.1主要部分介紹153.2電源設(shè)計(jì)方案153.3顯示模塊方案153.4系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖163.5單片機(jī)最小系統(tǒng)16電源電路16晶振電路17復(fù)位電路18衰減電路1

2、83.6系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖183.7系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)19軟件設(shè)計(jì)總流程圖193.7.2 軟件調(diào)試20第4章電路調(diào)試224.1 調(diào)試方法224.2 調(diào)試結(jié)果及分析22結(jié)論23參考文獻(xiàn)24致謝25附錄1：26附錄2：33摘要本論文紹一種基于MSP430F149單片機(jī)的電壓測量電路，該電路實(shí)現(xiàn)測量直流電壓范圍0-3V和0-15V檔的數(shù)字電壓表,誤差要求小于0.5%,顯示部分用到的是LCD12864液晶屏進(jìn)行并行顯示。論文主要給出了電壓表所用到的msp430F149的最小系統(tǒng)以及最小系統(tǒng)的各個(gè)組成部分和ADC12的各個(gè)寄存器功能介紹。然后本論文還給出了數(shù)字電壓表的軟件系統(tǒng)，只要包括軟件系統(tǒng)流程圖和程序代碼以及

3、各段程序的主要功能和注釋。除軟件系統(tǒng)以外還有數(shù)字電壓表的硬件系統(tǒng)，包括衰減電路、電源電路，復(fù)位電路等。最后又把數(shù)字電壓表最終實(shí)現(xiàn)結(jié)果以及能夠擴(kuò)展的功能介紹了一下，將電壓表的功能要求提升了一個(gè)深度。關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表;MSP430單片機(jī);A/D轉(zhuǎn)換AbstractThe papers illustrate a the MSP430F149 microcontroller-based voltage measurement circuit, the circuit measuring DC voltage range 0-3V and 0-15V file digital voltmeter, e

4、rror requirement is less than 0.5%, used LCD12864 LCD parallel displayed. The thesis the voltmeter used msp430F149 the minimum system as well as the smallest of the various components of the system and the ADC12 register function. Then, the paper also gives the the digital voltmeter software system,

5、 including flow chart and program code of the software system and procedures and comments. In addition to the software systems the digital voltmeter hardware system, including attenuation circuit, power circuit, reset circuit. The last again digital voltmeter final results and able to extend the fun

6、ction, the functional requirements of the voltmeter to enhance a depth.Keywords: digital voltmeter MSP430 microcontroller A / D conversion第1章 緒論1.1 選題目的與意義由單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字電壓表整體構(gòu)成不是很復(fù)雜，對硬件和軟件的要求也不是很高，所以整體的難度很適中。并且它在我們平時(shí)的設(shè)計(jì)中也經(jīng)常用到，可以在以后的過程中用到自己制作的電壓表也是一件高興的事。數(shù)字電壓表具有以下特點(diǎn)：1.讀數(shù)直觀準(zhǔn)確; 2.顯示位數(shù)； 3.準(zhǔn)確度高，分辨率高； 4.測量范圍寬；

7、 5.擴(kuò)展能力強(qiáng)； 6. 測量數(shù)率快； 7. 輸入阻抗高；8. 集成度高，微功耗；9. 抗干擾能力強(qiáng)。由于數(shù)字式電壓表以上特點(diǎn)，再加上在日常生活中的實(shí)用與普遍性，它給日常生活帶來了很大的便利，因此本題目具有很好的推廣與實(shí)用性。1.2 選題背景以及國內(nèi)外現(xiàn)狀該系統(tǒng)主要靠MSP430單片機(jī)內(nèi)部集成的ADC12，單片機(jī)主要采用德州儀器MSP430F1XX系列單片機(jī)，430系列單片機(jī)由于其體積小，功耗低，功能強(qiáng)大成為各種智能儀器處理器的首要選擇，其采用精簡指令（RISC）結(jié)構(gòu)，具有flash存儲(chǔ)空間，芯片內(nèi)置ADC模塊，具有豐富的外圍功能。功能的使用只需要完成相應(yīng)相寄存器配置就可以了，十分的方便實(shí)用。

8、所以近幾十年來用單片機(jī)制作的各種數(shù)字電壓表很快誕生，并且他們的實(shí)用性與準(zhǔn)確性也是相當(dāng)高的，再加之本身由單片機(jī)做出的數(shù)字電壓表價(jià)格不是很昂貴，所以數(shù)值電壓表在很短的時(shí)間就得到了普及，并且為人們的生活帶來了極大方便。在人們對科學(xué)探索的道路上總是為了為了能夠滿足對探索的需求，所以以前功能單一化，操作繁瑣以及不方便控制的數(shù)字電壓表必定不能滿足人們的需求，所以有單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字電壓表在不斷演變，在進(jìn)入21世紀(jì)以來，它已經(jīng)蛻掉了以前的面容，它以另外一種面孔問鼎今天，它有功能多樣化，結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，準(zhǔn)確最大化，控制簡單化等等優(yōu)勢如今，已有各種樣式的數(shù)字電壓表已經(jīng)普遍用于現(xiàn)代化測量和現(xiàn)代自動(dòng)化儀表等現(xiàn)代化測量領(lǐng)域

9、上。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)要求1 輸入范圍：0-15V2 精度： 0.5% 3 顯示器：LCD12864液晶屏 4 轉(zhuǎn)換模式：單通道單次轉(zhuǎn)換第2章：單片機(jī)及液晶顯示器介紹2.1 MSP430F149單片機(jī)介紹MSP430f1XX系列單片機(jī)具有低電源電壓范圍，1.8V 至 3.6V；超低功耗：激活模式：270A（在 1MHz 頻率和 2.2V 電壓條件下）待機(jī)模式 (VLO)：0.3A 關(guān)閉模式（RAM 保持）：0.1A；具有 4 個(gè)精度為 1% 校準(zhǔn)頻率且高達(dá) 16MHz 的內(nèi)部頻率；帶內(nèi)部基準(zhǔn)、采樣與保持以及自動(dòng)掃描功能的 12 位模數(shù) (A/D) 轉(zhuǎn)換器;具有 3 個(gè)捕獲/比較寄存器的 16 位

10、 Timer_A; 4 個(gè)通用串行通信接口 (USCI);另外還有代碼保護(hù)和高達(dá) 48 個(gè) I/O 引腳等功能。典型應(yīng)用包括傳感器系統(tǒng)、工業(yè)控制應(yīng)用、手持儀表等?，F(xiàn)在對MSPF149單片機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行介紹如下：（1） 低電壓、超低功耗化：工作電壓為3.3V讓該單片機(jī)擁有低電壓化，等待方式和關(guān)閉RAM狀態(tài)下體現(xiàn)其超低功耗化。（2） 具有12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC12)的多樣化：模數(shù)轉(zhuǎn)換的多樣化即省去了專門設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路的過程，也提高了轉(zhuǎn)換精度。（3） 大空間存儲(chǔ)的大容量化：為了滿足程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要，因此擁有了60kROM和2kRAM。（4） 兩通道串行通信多接口化：即可以與計(jì)算機(jī)同步串行通信，也

11、可以異步串行通信。（5） 硬件乘法器：當(dāng)乘法器獨(dú)立在CPU中進(jìn)行乘法運(yùn)算時(shí)，提高了其速度也提高了CPU的利用率。（6）串行在系統(tǒng)編程：通過仿真器對程序進(jìn)行操作，通過特定的軟件對單片機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。MSP430F149芯片引腳功能介紹MSP430F149芯片設(shè)計(jì)時(shí)的封裝方式采用的是貼片式封裝，引腳之間距為0.5mm ,64個(gè)引腳，而且單片機(jī)面積很小很難手工焊接，所以購買的是帶有轉(zhuǎn)接板的單片機(jī)，貼片式的單片機(jī)轉(zhuǎn)接成4列2*8排針的引腳，排針腳間距約為2.54mm，能與萬能板匹配。 其引腳如下圖所示： 圖2-1 MSP430F149引腳圖下面是MSP430F149單片機(jī)的各端口功能說明：表2-1 MSP

12、430F149單片機(jī)各端口功能說明端口功能P1、P2I/O、中斷功能、其他片內(nèi)外設(shè)功能P3、P4、P5、P6I/O、其他片內(nèi)外設(shè)功能RST/NM1復(fù)位輸入，不可屏蔽中斷輸入，或自動(dòng)加載程序啟動(dòng)。TCK測試時(shí)鐘，TCK是用于器件編程測試和自動(dòng)加載程序啟動(dòng)的時(shí)鐘輸入口。TDI測試數(shù)據(jù)輸入，TDI用作數(shù)據(jù)輸入口。器件的保護(hù)熔絲被連接到TDITDO/TDI測試數(shù)據(jù)輸出口，TDO/TD1是數(shù)據(jù)輸出或編程數(shù)據(jù)輸入端TMS測試方式選擇，TMS用作器件編程和測試的輸入口VeREF+送到ADC的外部基準(zhǔn)電壓輸入口Vref+ADC內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的正輸出端Vref -/VeREF -ADC的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓或外部加的基準(zhǔn)

13、電壓的負(fù)端XIN晶體振蕩器XT1的輸入口，可接標(biāo)準(zhǔn)的或時(shí)鐘的晶體XOUT/TCLK晶體振蕩器XT1的輸出端或測試時(shí)鐘的輸入端XT2IN晶體振蕩器XT2的輸入口，只能接標(biāo)準(zhǔn)晶體XT20UT晶體振蕩器XT2的輸出口2.1.2 ADC12介紹ADC12模塊支持快速，12位模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換。該模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)12位SAR內(nèi)核，采樣選擇控制，參考電壓發(fā)生器和一個(gè)16字轉(zhuǎn)換與控制緩沖器。該轉(zhuǎn)換與控制緩沖器允許多達(dá)16個(gè)獨(dú)立的ADC采樣轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，無需任何CPU干預(yù)。.1 ADC12主要特點(diǎn)1、大于200 ksps的最大轉(zhuǎn)換速率；2、獨(dú)立的12位轉(zhuǎn)換器，無失碼3、采樣和保持控制與可編程采樣周期可通過軟件或定

14、時(shí)器控制；4、啟動(dòng)通過軟件，定時(shí)器A，定時(shí)器B； 5、軟件可選片上參考電壓產(chǎn)生（1.5 V或2.5 V）；6、通過軟件選擇內(nèi)部或外部參考電壓；7、八路單獨(dú)配置外部輸入通道；8、為AVCC，內(nèi)部溫度傳感器，外部參考源分配了通道；9、可單獨(dú)選擇正、負(fù)參考源10、可選擇轉(zhuǎn)換的鐘源11、4種轉(zhuǎn)換模式12、ADC的內(nèi)核和參考電壓可單獨(dú)斷電13、18個(gè)ADC中斷向量寄存器14、16的轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)寄存器.2寄存器及參考電壓：REFON:REFON=1開啟參考電壓發(fā)生器REF2_5V:REF2_5V=1，參考電壓2.5V;REF2_5V=0，參考電壓1.5V轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ):16組-ADC12MEMxADC12MC

15、TLxSREFx定義參考電壓INCHx選擇輸入通道EOS定義序列采樣的結(jié)束(使用序列模式)CSTARTADDx定義起始ADC12MCTLx(單通道和序列通道都使用)轉(zhuǎn)換模式:MSC多重快速轉(zhuǎn)換中斷:ADC12IE中斷允許寄存器ADC12IFG 中斷標(biāo)志寄存器ADC12V 中斷向量寄存器ADC12IFGx當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)果被寫入ADC12MEMx后,該位被置位(ADC12IEx和GIE被置位,才產(chǎn)生中斷)寄存器:ACD12CTL0:SHT1xSHT0x-采樣保持需要的ADC12CLK的周期數(shù)ENC-允許轉(zhuǎn)換ADC12SC-軟件開啟轉(zhuǎn)換,觸發(fā)源模式00ADC12CTL1:CSTARTADDx -定義起始A

16、DC12MCTLx(單通道和序列通道都使用)SHSx-觸發(fā)源選擇ADC12SSELx-時(shí)鐘源選擇ADC12MCTLx:EOS-定義序列采樣的結(jié)SREFx-參考電壓選擇000VR+=AVCCandVR-=AVSS001VR+=VREF+andVR-=AVSS010VR+=VeREF+andVR-=AVSS011VR+=VeREF+andVR-=AVSS100VR+=AVCCandVR-=VREF-/VeREF-101VR+=VREF+andVR-=VREF-/VeREF-110VR+=VeREF+andVR-=VREF-/VeREF-111VR+=VeREF+andVR-=VREF-/VeREF

17、-.3具有采樣和保持功能的的12位轉(zhuǎn)換內(nèi)核ADC12內(nèi)核由一個(gè)12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成，它可以將轉(zhuǎn)換出來結(jié)果保存到ADC12MEM轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器中。該內(nèi)核使用了兩個(gè)能夠自己編程的參考電壓（VR+和VR-）來定義轉(zhuǎn)換的最大值和最小值。當(dāng)外部輸入的模擬電壓不小于VR+時(shí)，ADC12輸出滿量程值0FFFH，當(dāng)輸入電壓等不大于VR-時(shí)，ADC12就會(huì)輸出0 。外部輸入的模擬電壓的最終變化結(jié)果滿足公式：ADC12內(nèi)核的配置由ADC12CTL1和ADC12CTL0兩個(gè)控制寄存器完成。ADC12內(nèi)核在沒有被使用時(shí)可以自動(dòng)關(guān)閉來節(jié)省電能。ADC內(nèi)核使能由ADC12ON位控制。當(dāng)在ENC=1時(shí)，ADC12的控制不能被

18、修改，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，ENC位將會(huì)設(shè)為1。.4轉(zhuǎn)換時(shí)鐘選擇ADC12CLK作為轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘，有四個(gè)時(shí)鐘源可以選擇，ADC12CLK時(shí)鐘源源為SMCLK（系統(tǒng)子時(shí)鐘），MCLK（系統(tǒng)主時(shí)鐘），ACLK(輔助時(shí)鐘)，和一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘ADC12OSC（5MHZ）。.5采樣和轉(zhuǎn)換定時(shí)ADC12內(nèi)部采樣保持電路觸發(fā)源有四種選擇：1、ADC12SC （00） 2、定時(shí)器A輸出單元（1） （01）3、定時(shí)器B輸出單元（0） （10）4、定時(shí)器B輸出單元（1） （11）4種采樣保持電路觸發(fā)源由SHSx控制：當(dāng)SHI（采樣保持輸入信號(hào)）低電平到高電平時(shí)開始采樣，當(dāng)SAMPCON有高電平跳向低電平時(shí)采樣保持結(jié)束，然后開

19、始轉(zhuǎn)換。ADC12有兩種采樣定時(shí)模式，并且由SHP位控制。一種叫擴(kuò)展性采樣模式，另一種叫脈沖模式。.6擴(kuò)展性采樣模式： 當(dāng)SHP=0時(shí)，SHI信號(hào)直接控制SAMPCON。即當(dāng)SHI信號(hào)由低電平到高電平是SAMPCON也如此，此時(shí)就開始采樣保持。當(dāng)SHI信號(hào)由高電平跳至低電平時(shí)采樣結(jié)束，并且開始裝換。圖2-2 擴(kuò)張采樣模式.7脈沖模式：在脈沖模式時(shí)，SHP=1。在此模式時(shí)，SHI的一個(gè)上升沿觸發(fā)采樣，而不能直接控制采樣時(shí)間。采樣時(shí)間的控制是由ADC12內(nèi)部的一個(gè)采樣定時(shí)器控制，該定時(shí)器的時(shí)間可以有用戶自己控制。圖2-3 脈沖模式.8部分ADC12寄存器：1）SHP(采樣保持定時(shí)器)： SHT1x

20、：定義寄存器ADC12MEM8 到ADC12MEM15對應(yīng)轉(zhuǎn)換通道的采樣保持時(shí)間時(shí)間；SHT0x：定義寄存器ADC12MEM0 到ADC12MEM7對應(yīng)轉(zhuǎn)換通道的采樣保持時(shí)間時(shí)間；圖2-1采樣保持定時(shí)器SHT xADC12 時(shí)鐘周期000040001800101600113201006401019601101280111192100025610013841010512101176811001024110110241110102411111024采樣時(shí)間，其中N為SHT1或SHT0對應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)。2）MSC(多次采樣/轉(zhuǎn)換位)： 當(dāng)MSC=0時(shí)，需要SHI信號(hào)開啟下一次轉(zhuǎn)換。當(dāng)MSC=1時(shí)，

21、SHI信號(hào)只是一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，下一次轉(zhuǎn)換會(huì)自動(dòng)進(jìn)行直到轉(zhuǎn)換完成。 注：僅適用于序列或重復(fù)轉(zhuǎn)換模式。3）ADC12BUSY：當(dāng)ADC12BUSY=0時(shí)，表示當(dāng)前沒有轉(zhuǎn)換； 當(dāng)ADC12BUSY=1時(shí)，表示的當(dāng)前有裝換；ADC12一共有4種轉(zhuǎn)換模式：1、單通道單次轉(zhuǎn)換 2、序列通道單次轉(zhuǎn)換 3、單通道多次轉(zhuǎn)換 4、序列通道多次轉(zhuǎn)換在ADC12轉(zhuǎn)換結(jié)束以后我們必須將ENC第二次復(fù)位并置位，這樣才能夠準(zhǔn)備下一次轉(zhuǎn)換。在次之前的所有輸入輸入信號(hào)將被忽略。ADC12的轉(zhuǎn)換模式能夠在轉(zhuǎn)換的開始和未結(jié)束之前得到切換，新模式將會(huì)在當(dāng)前轉(zhuǎn)換完成以后重新開始。.9單通道單次轉(zhuǎn)換模式狀態(tài)圖：圖2-4 單通道單次轉(zhuǎn)換模式

22、狀態(tài)圖.10ADC12的結(jié)構(gòu)原理圖：（如下圖）圖2-5ADC12結(jié)構(gòu)原理2.2 12864液晶顯示器說明液晶顯示模塊概述在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中用到的液晶顯示器是 12864液晶顯示模塊，其體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富，不僅能顯示數(shù)字、字符，對于帶有中文字庫的顯示器還能顯示漢字，對設(shè)計(jì)的質(zhì)量及直觀性有很大的提高。圖2-6 液晶顯示模塊主要技術(shù)參數(shù):表2-3 顯示器主要技術(shù)參數(shù)顯示容量128X64 點(diǎn)陣工作電壓4.85.2V工作電流4.0mA(5.0V)背光源工作電流150.0mA點(diǎn)尺寸0.48X0.48(WXH)mm模塊最佳工作電壓5.0V背光源顏色白色(5.0V)藍(lán)膜負(fù)顯STN2.2.3模塊引腳說明

23、圖2-7 液晶模塊引腳說明12864與msp430單片機(jī)的接口電路如下圖所示：該接口電路用的是單片機(jī)的P4口作為數(shù)據(jù)口，由于采用的是并行數(shù)據(jù)模式所以15腳（psb）接高電平。數(shù)據(jù)/命令選擇端口接的是P3.0，讀/寫控制信號(hào)用的是單片機(jī)的P3.2，使能信號(hào)接的是單片機(jī)的P3.1口。圖2-8 接口電路第3章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3.1主要部分介紹數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)的主要部分有電源部分、單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換部分、LCD顯示部分1.電源部分是采用7805與AMS117產(chǎn)生3.3v電壓為整個(gè)系統(tǒng)供電。2.AD轉(zhuǎn)換部分采用的是MSP430F149單片機(jī)自帶ADC高精度12位模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。3.LCD部分選用LCM12864B

24、液晶做顯示器，實(shí)現(xiàn)在液晶屏上的4位電壓顯示。3.2電源設(shè)計(jì)方案方案一：該方案選擇交流電源供電的方式，將220伏的市電經(jīng)過一個(gè)變壓器轉(zhuǎn)換成直低電壓的交流電壓，然后再通過直流穩(wěn)壓電路為7805提供電源。方案二：該方案采用干電池（蓄電池）供電，干電池（蓄電池）中，干電池采用串聯(lián)的方式提升電壓，如果是蓄電池我們可以選取12V左右的直接經(jīng)7805為系統(tǒng)供電。方案選?。涸趦煞N方案中，很明顯如果采用第一方案的話就會(huì)存在很大的安全隱患，另外我們還要單獨(dú)購買變壓器，還要制作直流穩(wěn)壓電路，所以成本會(huì)大大提高。如果采用方案二的話，我們就可以很好的避開上述缺點(diǎn)，并且其還方便攜帶，即插即用。綜上所述考我們慮選擇干電池（

25、蓄電池）作為此次設(shè)計(jì)的供電方式。3.3顯示模塊方案方案一：該方案采用數(shù)碼管作為顯示裝置對測量電壓值進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。方案二：該方案采用12864液晶顯示器作為顯示模塊。方案選取分析：方案一中采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。數(shù)碼管由于其顯示亮度高、清晰而廣泛使用在各種家用電器、自動(dòng)化儀器儀表中，但是由于它是通過驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管來發(fā)光、并且是采用段的方式來顯示，所以雖然其顯示亮度高但是其功耗也大，并且顯示內(nèi)容并不豐富，還有普通的段式發(fā)光二極管并不能完成對漢字的顯示，所以顯示結(jié)果比較單一，并不能附以相應(yīng)的漢字說明，同時(shí)段式數(shù)碼管需要較大的驅(qū)動(dòng)電流，并不能直接采用430的端口直接驅(qū)動(dòng)，如果采用430系列單片機(jī)作為主控芯

26、片還必須加上相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，這樣就使電路的復(fù)雜性增加以及可靠性下降。 方案二中液晶顯示器由于體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富，不僅能顯示數(shù)字、字符，還能對中文進(jìn)行，使顯示的質(zhì)量及直觀性有很大程度提高。綜上所述我們選擇液晶顯示器作為電路的顯示模塊3.4系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，如下圖所示：分壓電路測量電壓輸入端程序下載端口 M430F149單片機(jī)電源部分復(fù)位電路晶振電路12864液晶顯示器圖3-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖3.5單片機(jī)最小系統(tǒng)3.5.1電源電路 如下圖：電源部分主要由外部提供6V電壓，經(jīng)過7805轉(zhuǎn)換成5V電壓，此5V電壓可提供給12864液晶顯示器作為輸入電壓，接著電路經(jīng)過AMS117產(chǎn)

27、生3.3V電壓，再通過C4和C5兩個(gè)去耦電容，最終把電壓提供給msp430單片機(jī)。圖3-2 電源電路晶振電路如下圖所示：該晶振電路由兩個(gè)晶振構(gòu)成，一個(gè)32.768K低頻晶振與單片機(jī)的XT1引腳相連，另外由一個(gè)8M高頻晶振和兩個(gè)12P電容構(gòu)成與單片機(jī)的XT2引腳相連。圖3-3晶振電路復(fù)位電路如下圖所示：該復(fù)位電路由一個(gè)100K電阻和一個(gè)復(fù)位按鍵加上一個(gè)0.1U的電容組成最總接至單片機(jī)的復(fù)位引腳。圖3-4 復(fù)位電路衰減電路由于設(shè)計(jì)中包含15V檔，但因單片機(jī)的參考電壓（最大3.3V）和單片機(jī)的最大承受電壓的原因，致使在測量15V檔位時(shí)必須外接衰減電路。 衰減電路采用的是兩個(gè)電阻分壓的模式，上面一個(gè)大

28、電阻，下面一個(gè)固定小電阻，單片機(jī)模擬電壓輸入端接至兩個(gè)電阻中間，這樣就完成了輸入電壓衰減。3.6系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 該硬件電路圖主要有單片機(jī)最小系統(tǒng)再加上液晶顯示模塊，其中電源部分有5V與3.3V接口供其他電路使用。圖3-5系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖3.7系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)圖3-6 主程序流程圖系統(tǒng)初始化開啟ADC轉(zhuǎn)換開始軟件設(shè)計(jì)總流程圖.1 系統(tǒng)初始化 系統(tǒng)初始化主要包括使能ADC通道設(shè)P6.0為外部模擬電壓輸入通道，再設(shè)置P4.0為與12864液晶顯示器的數(shù)據(jù)通信端口接著是選擇電壓量程，最后是ADC初始化和液晶顯示器初始化。如圖3-7所示.2 ADC初始化 ADC初始化主要包括使能轉(zhuǎn)換和打開ADC，然后設(shè)置采樣

29、時(shí)間和使能ADC中斷以及選擇采樣通道和轉(zhuǎn)換模式等。如圖3-8所示結(jié)束系統(tǒng)初始化開始關(guān)閉看門狗圖3-7 系統(tǒng)初始化流程圖使能ADC通道設(shè)P6.0作電壓輸入通道設(shè)P4.0為輸出通道選擇電壓量程ADC初始化液晶屏初始化結(jié)束ADC初始化開始ADC12CTL0 |= ENC圖3-8 ADC初始化流程圖ADC12CTL0|=ADC12ONADC10CTL0|=SREF_8ADC12IE = 0x01ADC10CTL1|=INCH_0+CONSEQ_0_EINT( ) 軟件調(diào)試基于MSP430F149的數(shù)字電壓表是在IAREW430設(shè)計(jì)軟件上完成編程，調(diào)試以及燒寫的。另外，本設(shè)計(jì)在用的程序下載軟件除IAR以

30、外還用到了BSL下載軟件，本軟件需要的是從IAR編譯產(chǎn)生的一個(gè)TXT文檔，再把此文檔用BSL下載進(jìn)單片機(jī)。圖3-9 BSL下載器截面注：只需要點(diǎn)擊載入文件（在IAR）中生成的TXT文檔，再點(diǎn)擊執(zhí)行就可以將程序燒寫進(jìn)單片機(jī)。運(yùn)用上面的兩個(gè)開發(fā)軟件就能夠完成對MSP430單片機(jī)的編程、調(diào)試以及燒寫。由于自己制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)不含JTAG下載口，所以對單片機(jī)的程序燒寫用上面的方法就很方便。畢竟USB仿真器價(jià)格很貴。第4章 電路調(diào)試4.1 調(diào)試方法 本設(shè)計(jì)中用到的調(diào)試工具主要是是萬用表和一字螺絲刀各一個(gè)，萬用表測量的數(shù)據(jù)作為參考電壓，一字螺絲刀用于對分壓電路比進(jìn)行校正，使得測量的準(zhǔn)確性得以提高。4.

31、2 調(diào)試結(jié)果及分析3V檔位：表4-1 3V檔位測試結(jié)果12345參考值（V）1.201.531.602.203.00測得值（V）1.191.541.592.192.9915V檔位：表4-2 15V檔位測試結(jié)果12345參考值（V）5.206.587.8012.2014.88測得值（V）5.186.547.7815.1614.80結(jié)果分析：由上面的數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，此次電壓表的設(shè)計(jì)符合各項(xiàng)要求，但是其中還存在少數(shù)誤差，主要原因包括：萬用表自身存在的誤差，還有模擬電壓輸入電路存在少量分壓的情況，以及電阻阻值的測量準(zhǔn)確度，另外還有電路板制作方面的問題等原因。但總的來說，此次設(shè)計(jì)還是比較成功。結(jié)論 在

32、本次設(shè)計(jì)的最初階段由于對MSP430單片機(jī)不夠了解，所以在開始階段遇到了很大的障礙，經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)對單片機(jī)有了一定的了解，加上自己參考了大量的文獻(xiàn)，使本次設(shè)計(jì)的大致思路基本完成。在硬件方面，采用的是MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)與12864液晶顯示器。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路板是自己到實(shí)驗(yàn)室刻制的，在排線布局方面盡量達(dá)到最優(yōu)，以增加設(shè)計(jì)的可靠性，另外，在軟件設(shè)計(jì)方面也盡量使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)，讓顯示器上的顯示最簡，最直觀，最準(zhǔn)確。在系統(tǒng)調(diào)試方面，自己對各個(gè)參數(shù)作了準(zhǔn)確的測量，讓15V檔位能夠最小誤差的顯示，總的來說還是達(dá)到了自己的預(yù)期的效果，自己從中也學(xué)到了不少東西。，得到了不少鍛煉。 此設(shè)計(jì)可以增大

33、外圍衰減電路的衰減的比例來達(dá)到電壓表的量程增加，另外我們還可以增加附加電路來測量交流電，還可以增加溫度傳感器，達(dá)到測量溫度的目的，總之，MSP430單片機(jī)功能很強(qiáng)大，我們可以利用它為我們做很多事情，來為我們的生活增添許多樂趣，這就需要同學(xué)們努力鉆研了。參考文獻(xiàn)1 童詩白，華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第4版) M. 高等教育出版社,20062 MSP430G2553用戶手冊中文3LCD12864液晶的使用4譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計(jì)M.清華大學(xué)出版社,20015張鑫.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京電子工業(yè)出版社M.,20086胡大可.MSP430系列單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)與開發(fā)M.北京航天航空大學(xué)出版社,20

34、037沈建華，楊艷琴，翟曉曙. MSP430系列超低功耗16位單片機(jī)原理與應(yīng)用M. 清華大學(xué)出版社,20038沈建華. MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與實(shí)踐M.北京航天航空大學(xué)出版社,20089張偉 ,梁華為,楊新鋼,楊先軍.工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置J,197111 林占江.電子測量技術(shù)M. 電子工業(yè)出版社,200912何立民.單片機(jī)高級(jí)教程M. 北京航天航空大學(xué)出版社,200713李信.16位微型計(jì)算機(jī)原理與接口M. 南開大學(xué)出版社,199914 王景景. 單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 機(jī)械工業(yè)出版社,200815陳步月. 基于單片機(jī)的測試技術(shù)原理與應(yīng)用M. 機(jī)械工業(yè)出版社,200716康華光

35、 ,鄒壽彬. 電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 高等教育出版社,2008致謝經(jīng)過一段時(shí)間的不懈努力，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將做完，由于是第一次做這樣的設(shè)計(jì)，加上知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)的匱乏，所以開始時(shí)遇到了很多困難，開始拿到這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候甚至不知道從哪里下手，幸好有李老師的不斷鼓勵(lì)和支持，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才最終完成，所以在這里請老師接受我的真誠感謝。在此次本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，李老師時(shí)時(shí)刻刻都與我們保持聯(lián)系，并且還時(shí)時(shí)關(guān)心我們設(shè)計(jì)完成的情況，而且也給我提供了相關(guān)資料，使我對課程的多方面的知識(shí)有了深刻的了解，在此請李老師接受對你的感激之情。另外，還要感謝和我在一起做設(shè)計(jì)同學(xué)，你們?yōu)槲野l(fā)費(fèi)了不少精力，為我講解設(shè)計(jì)里面相關(guān)的要點(diǎn)，如果沒有

36、你們的幫助，可能此次畢業(yè)設(shè)計(jì)能不能完成還是一個(gè)問題，在此非常的感激你們。最后，感謝母校為我們的學(xué)習(xí)和成長提供的優(yōu)越條件，是你讓我們的青春煥發(fā)激情，充滿色彩，是你讓我們成為了一名合格的大學(xué)生。 附錄1：程序代碼： /*程序功能：MCU的片內(nèi)ADC對P6.0端口的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換 將模擬電壓值顯示在12864液晶上。-*/#INCLUDE #INCLUDE BOARDCONFIG.H#INCLUDE CRY12864.H#DEFINE NUM_OF_RESULTS 32UCHAR SHUZI = 0123456789.;CONST UCHAR HANG1 = 當(dāng)前電壓是：;STATIC UINT RE

37、SULTSNUM_OF_RESULTS; /保存ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)組 / IS NOT USED FOR ANYTHING.VOID TRANS_VAL(UINT HEX_VAL); /*主函數(shù)*/VOID MAIN(VOID) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; /關(guān)閉看門狗 INI_LCD(); /初始化液晶 DISP_HZ(0X90,HANG1,6); P6SEL |= 0X01; / 使能ADC通道 ADC12CTL0 = ADC12ON+SHT0_8+MSC; / 打開ADC，設(shè)置采樣時(shí)間 ADC12CTL1 = SHP+CONSEQ_2; / 使用采樣定時(shí)器 ADC12

38、IE = 0X01; / 使能ADC中斷 ADC12CTL0 |= ENC; / 使能轉(zhuǎn)換 ADC12CTL0 |= ADC12SC; / 開始轉(zhuǎn)換 _EINT(); LPM0;/*函數(shù)名稱：ADC12ISR功 能：ADC中斷服務(wù)函數(shù)，在這里用多次平均的 計(jì)算P6.0口的模擬電壓數(shù)值參 數(shù)：無 返回值 ：無*/#PRAGMA VECTOR=ADC_VECTOR_INTERRUPT VOID ADC12ISR (VOID) STATIC UINT INDEX = 0; RESULTSINDEX+ = ADC12MEM0; / MOVE RESULTS IF(INDEX = NUM_OF_RESU

39、LTS) UCHAR I; UNSIGNED LONG SUM = 0; INDEX = 0; FOR(I = 0; I = 5; /除以32 TRANS_VAL(SUM); /*函數(shù)名稱：TRANS_VAL功 能：將16進(jìn)制ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)變換成三位10進(jìn)制 真實(shí)的模擬電壓數(shù)據(jù)，并在液晶上顯示參 數(shù)：HEX_VAL-16進(jìn)制數(shù)據(jù) N-變換時(shí)的分母等于2的N次方 返回值 ：無*/VOID TRANS_VAL(UINT HEX_VAL) UNSIGNED LONG CALTMP; UINT CURR_VOLT; UCHAR T1; UCHAR PTR4; CALTMP = HEX_VAL; CAL

40、TMP = (CALTMP 5) + HEX_VAL; /CALTMP = HEX_VAL * 33 CALTMP = (CALTMP 3) + (CALTMP 12; /CURR_VOLT = CALTMP / 2N PTR0 = CURR_VOLT / 100; /HEX-DEC變換 T1 = CURR_VOLT - (PTR0 * 100); PTR2 = T1 / 10; PTR3 = T1 - (PTR2 * 10); PTR1 = 10; /SHUZI表中第10位對應(yīng)符號(hào). WRITE_CMD(0X89); WRITE_DATA(0); WRITE_CMD(0X8A); WRITE

41、_DATA(SHUZIPTR0); WRITE_CMD(0X8B); WRITE_DATA(SHUZIPTR1); / WRITE_CMD(0X8C); WRITE_DATA(SHUZIPTR2); WRITE_CMD(0X8D); WRITE_DATA(SHUZIPTR3); WRITE_CMD(0X8E); WRITE_DATA(V);12864液晶顯示程序#INCLUDE TYPEDEF UNSIGNED CHAR UCHAR;TYPEDEF UNSIGNED INT UINT;EXTERN CONST UNSIGNED CHAR SHUZI_TABLE;#DEFINE LCD_DATAIN P2DIR=0X00 /數(shù)據(jù)口方向設(shè)置為輸入#DEFINE LCD_DATAOUT P2DIR=0XFF /數(shù)據(jù)口方向設(shè)置為輸出#DEFINE LCD2MCU_DATA P2IN#DEFINE MCU2LCD_DATA P2OUT#DEFINE LCD_CMDOUT P6DIR|=0X78 /P6口的低三位設(shè)置為輸出#DEFINE LCD_RS_H P6OUT|=BIT3 /P6.3#DEFINE LCD_RS_L P6OUT&=BIT3 /P6.3#DEFINE