【正文】 有臺式的精度那么高的，本人見過的那臺便攜式的示波器才幾百元，比示波器便宜多了，所以質(zhì)量肯定沒有臺式的好，精度也沒有臺式的高。一些是知道原理但工藝不夠好也做不出來。 MSP430 系列單片機介紹 MSP430 系列單片機是 TI（德州儀器）公司近年來推出的一系列優(yōu)秀的混合微型處理器。隨著自動控制的高速化和低功耗化， MSP430 系列將會得到越來約多人的喜愛，其應用的領(lǐng)域也會越來越大。%，周期測量精度≤ 177。將比較器比較后的輸出電壓輸入到有效值檢測模塊，用 A/D 模塊測出有效值，再用測出來的有效值求出占空比。 2 主要器件的選擇及論證 微處理器的選擇 一開始本人考慮的是用 51 單片機來作為主控的微處 理器，因為 51 單片機的應用簡單，操作起來簡單容易，而且 51 單片機是本人用得最多的，很容易上手。本人用萬用板搭過LM393 模塊調(diào)了一下，出來的波形很不好，很多紋波。那時本人也沒有什么其他的比較器了，所以本人想一定要把這個 TLC372 調(diào)好才可以。內(nèi)部滯回電路可以避免由于輸入端的寄生反饋所造成的比較器輸出振蕩。再接著測了幾組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn) 1VPP 一 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 4 頁 共 28 頁 下的小信號很難測試，然后就再重新畫個 PCB，加上個繼電器，當信號小于 時就選用另一個通道，這個通道經(jīng)過一個運放將電壓放大后在輸入到比較器進行比較。這種方法比較容易，測起來也比較方便。因為本人以前沒用過 MSP430 的芯片，又沒有開發(fā)板，所以如果把外部的模塊和 主控模塊集成在一起很可能是不能用的，結(jié)果又浪費了很多金錢很多時間又要重新做板子，所以先做成最小的系統(tǒng)版，先把最小系統(tǒng)版做出來調(diào)好，再做外部的模塊，外部的模塊也是一個小模塊一個小模塊的做，這樣既能做得快一點做不成功也可以快一點再做另一塊，而且板子用不了再重新做也不用花那么多的錢，節(jié)約了的成本。 MSP430F5438A 主控芯片部分如下圖所示： 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 6 頁 共 28 頁 圖 MSP430F5438A 芯片部分 MSP430F5438A最小系統(tǒng) I/O口部分 I/O 口擴展部分如下圖所示： 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 7 頁 共 28 頁 圖 MSP430F5438A 最小系統(tǒng)的 I/O 口擴展 如圖 ， MSP430F5438A 最小系統(tǒng)把芯片的 87 個通用 I/O 口全部擴展出來了，可以說 MSP430F5438A的通用 I/O口是很多很豐富的，可以滿足同時控制多個 模塊的要求。 POR 信號是器件的復位信號，此信號只有 在以下的事件發(fā)生時才會產(chǎn)生：器件上電時。比較器模塊有脈沖信號輸入，兩個輸入比較電壓的輸入。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 9 頁 共 28 頁 峰值檢波電路 峰值檢波電路如下圖所示： 圖 峰值檢波模塊 如圖 所示，本人采用的是無二極管型的峰值檢波電路。信號峰峰值在2VPP 以下，有時候所測得的電壓值是峰峰值的一般多一點，有時候所測得的電壓值是峰峰值的一般少一點。做好板子后，再拿到實驗室去調(diào)試，測出來的結(jié)果和上次的那個板子是一樣的，都是信號在 2VPP 一下就測得很不準，大概就是峰峰值的一般左右，調(diào)了幾次都調(diào)不出來，問別人也不知道，所以只能用這個板子來測了。其最高精度高于 %，是當前國際上集成真有效值轉(zhuǎn)換器中性能最高的。因此，在數(shù)據(jù)采集和儀器儀表等場合，有很廣泛的應用。從實用角度定義是：一個交流信號的真有效值等于在同一負載上產(chǎn)生同等熱量所需的直流量。輸入電壓范圍是隨供電電源變化的。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 11 頁 共 28 頁 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 MAX197 的電路如下圖所示： 圖 MAX197 電路 如圖 所示， A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊是用 MAX197 做的，本人一開始是用 AD7898 這款 A/D 轉(zhuǎn)換器，因為這款是 SPI 通信的，只要三根線就可以實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，可以節(jié)省了大量的單片機 I/O 端口。MAX197 是 Maxim公司推出的具有 12 位測量精度的高速 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，只需單一電源供電，且轉(zhuǎn)換時間很短 (6us)，具有 8 路輸入通道，還提供了標準的并行接口 —— 8 位三態(tài)數(shù)據(jù) I/O 口，可以 和大部分 單片機 直接接口，使用十分方便。在外部采 樣模式 (D5=1)中，由兩個寫脈沖分別控制采樣和 A/D 轉(zhuǎn)換。當一次轉(zhuǎn)換結(jié)束后， MAX197 相應的 INT 引腳 置低電平，通知處理器可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 DAC8562 系列與同類器件相比，積分非線性度 (INL) 提升 25%，偏移誤差降低 60%。 可降低成本，縮小板級空間：提供支持 20 mA 汲極 /源極功能的集 成型高精度參考，無需外部緩沖器 ?；鶞孰妷?(REFOUT)調(diào)整至 V，片內(nèi)放大器則將 DAC 輸出提升至 V 滿量程。 4 脈沖信號參數(shù)測試儀的軟件設(shè)計 脈沖信號參數(shù)測試儀的總體流程圖 脈沖信號參數(shù)測試儀系統(tǒng)的流程圖如下圖所示： 圖 脈沖信號參數(shù)測試儀流程圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 14 頁 共 28 頁 如圖 所示，軟件系統(tǒng)主要分為八大部分，有些部分需要的軟件處理比較少，但是比較難處理，因為是要校準的，而且不同頻率不同幅值的誤差都不一樣，所以不 能用統(tǒng)一的公式來處理，必須要分成很多小部分，每個部分都要用一個不同的公式，這樣處理出來的結(jié)果會比較精確一點。從表中可以看出， 20%以下的脈沖信號占空比所測得的值比真實值偏小了一點， 50%以上的脈沖信號占空比所測得的值比真實值偏大了一點。這個數(shù)據(jù)以前也測過，也是在同一個板子測的，正弦信號在 2VPP 以下都沒有所測得的數(shù)值都沒有超過 1V 的，這一次測的電壓值在正弦信號小于 2VPP 的也有超過 1V 的，同一個板子，在不同的時間測量，所測出來的結(jié)果都會有差別，這個本人真的不知道是為什么了。在做 MSP430F5438A 最小系統(tǒng)板時并不是那么順利，因為 MSP430F5438A有 100 個引腳，而且是貼片的，引腳很小，引腳的腳間距也很小，這是本人第一次焊接這么多引腳的貼片芯片，那晚本人從晚上 7 點多一直到晚上 11 點多才把這個芯片焊接好，焊好芯片后第二天才把其他的部分焊好，但有些元件沒到所以還不能馬上焊完，要等幾天元件到了后才能焊完。 做好了最小系統(tǒng)板后本人再做一個電源，電源的元器件已經(jīng)網(wǎng)購回來了，本人先把元件的封裝畫好，然后根據(jù)那些穩(wěn)壓芯片的資料把原理圖畫好，再畫好 PCB。 有了電源后其他的模塊就可以有電源供電了，然后再做比較器模塊，本人第一次做的是用 TLC372 的集成比較器，這個比較器很不穩(wěn)定在比較器比較出來的脈沖信號波形邊緣有很多幅度很大的振蕩紋波，測試了幾次都是這樣，就把做好的板子和電路圖和芯片資料上的典型電路圖參考了一下發(fā)現(xiàn)也沒什么錯誤，沒什么接錯的。不過第二次拿去測得時候有一個電壓跟隨的芯片 AD817會發(fā)燙，上電后 不到半分鐘就燙得不得了，不得不趕緊把電源給斷開。 AD 模塊一開始是用 AD7898，因為這個是串口通信的，但是這個也是調(diào)試了幾天都調(diào)不出來，前面也都有說過的，然后再換成 MAX197， MAX197 是 12 位的 ADC， 8 位數(shù)據(jù)通信的， 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 28 頁 所以要分兩次讀取數(shù)據(jù)，而且 MAX197 有八個模擬輸入通道，已經(jīng)足夠滿足本人的設(shè)計要求了。 峰值檢波用的是無二極管型的峰值檢波電路，用一個 TLC372 比較器和 LM358 運放組成的，這個板子做得不怎么好， 2VPP 一下的脈沖信號測得很不準，做了 2 個板子都是這樣子，不過脈沖信號在 2VPP 一下的時候峰值檢波電路所測得的 數(shù)值是其的一半左右，所以在這段電壓內(nèi)用幾個公式算出來正確的峰峰值就可以了。周期則是通過頻率來算出來。 MSP430 的 P1和 P2 口也可以作為外部中斷 IO 口，可以設(shè)為上升沿或者下降沿來觸發(fā) IO 口中斷，本人想用這三個脈沖信號來作為三個 IO 口的中斷信號，用這種方法來測量上升下降沿時間，但是這種方法測得不準，有時候甚至測不出來。要區(qū)分上升下降沿的時候也還要用到 IO 口中斷，也試著用過，但是用的時候就是測得不準，甚至都測不出來，所以就把上升下降沿都用同一個時間，就是只 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 28 頁 測量高電平的時間。下面舉一個測試的例子。由圖 422 可以看出，用來測量上升下降沿的脈沖信號高電平時間是 15us，與脈沖信號參數(shù)測試儀所測得的 相 差 不 是 很 大 。峰峰值誤差：||/2*100%=%。但在不同峰峰值測量時他們的誤差都會有新的差別。所以板子做的還是不怎么好?，F(xiàn)在本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)已經(jīng)完成了大部分，也將要驗收了。感謝指導老師對本人畢業(yè)設(shè)計過程中的指導。 for(i=0。 else DIN_L。 } SYNC_H。 else if(v) i=。 Send_datas(vv)。 MAX197_CS_L。 MAX197_WR_H。 MAX197_CS_L。 hdata = MAX197_DATA_IN。 MAX197_HBEN_H。 return vol。//1s TA1CCR1 = (327681)。 Time0_Init()。 Init_DAC8562()。 volt = Max197_Read(0)。 else if(volt) volt *= 。 //選擇信號放大通道 send_v(0,volt*)。 send_v(0,volt*)。 while(s_count=2)。=~CCIE。 duty = (uint8)(rms*100)。 sprintf(dis,PVV :%.3fVpp ,volt)。 //測邊沿時間 if(freq10) 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 29 頁 共 28 頁 { overflow = 0。 while((P2INamp。BIT0)。 NegTr = PosTr。 if(FTS%2) { sprintf(dis,Freq:%ldHz ,freq)。 Disp_str(0x80,dis)。 freq=fre+overflow*65536。 s_count++。 freq=(unsigned long)((float)freq**2)。 } } pragma vector=TIMER0_A1_VECTOR __interrupt void Count(void) { switch(TA0IV) { case 14:overflow++。 FTS++。 Disp_str(0x98,dis)。//關(guān)計數(shù)，關(guān)中斷 Time1=TA0R+overflow*65536。 TA0CTL = 0x0226。//清計數(shù)器 TAR while(P2INamp。 sprintf(dis,Duty:%d%% ,duty)。 else if(duty60) duty=2。 rms = rms/ 。=~TAIE。 } TA1CCTL0 = CCIE。 } else { P5OUT amp。 volt=volt*。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 28 頁 共 28 頁 else if(volt) volt *= 。 P5DIR |= BIT4。 Init_Lcd()。//CCR0 開中斷允許 } void main() { SCLK_Init()。1:外部獲取模式 RNG 選擇滿幅輸入電壓 BIP 選擇輸入極性 A2,A1,A0