集成电路设计

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1、摘要数字电压表是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表，它是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心扩展成的各种数字化仪表几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化系统等各个领域。本文介绍了一种基于TI公司生产的16位超低功耗单片机MSP430F149的数字电压表系统，系统利用单片机内嵌的12位A/D模块采集测量的电压信号，经过A/D转换、软件滤波和标度转换处理后，将测量的电压值实时显示在LCD显示器上。文中详细介绍了系统软件模块的程序设计，包括A/D转换模块，数据处理模块及显示模块的设计。本文设计的数字电压表系统可以测量

2、0-3V的1路模拟直流输入电压值，并通过LCD显示器实时显示。系统具有体积小、成本低，电路简单，安全性好，可扩展性强等特点。关键字:数字电压表；MSP430F149；LCD显示器；A/D转换20基于MSP430F149的数字电压表系统软件设计1绪论在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度

3、快等特而得到广泛应用。传统的指针式刻度电压表功能单一，进度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表，将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。目前，由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，

4、从而促使了数字电压表的快速发展，并不断出现新的类型。数字电压表从1952年问世以来，经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化（IC化），另一方面，精度也从0.01%-0.005%。目前，数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，因而，以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面。本文介绍了一种基于TI公司生产的16位超低功耗单片机MSP430F20149的数字电压表系统，系统利用单片机内嵌的12位A/D模块采集测量的电压信号，经过A/D转换、软件滤波和标度转换处理后，将测量的电压值实时显示

5、在LCD显示器上。文中详细介绍了系统软件模块的程序设计，包括A/D转换模块，数据处理模块及显示模块的设计。本文设计的数字电压表系统可以测量0-3V的1路模拟直流输入电压值，并通过LCD显示器实时显示。系统具有体积小、成本低，电路简单，安全性好，可扩展性强等特点。1.1数字电压表技术发展现状与前景传统的模拟式（即指针式）电压表已有100多年的发展史，虽然不断改进与完善，仍无法满足现代电子测量的需要，数字电压表自1952年问世以来，显示强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。数字电压表简称DVM（DigitalVoltmeter），它是采用数字化测量技术，把连续的模

6、拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。智能化数字电压表则是最大规模集成电路（LSI）、数显技术、计算机技术、自动测试技术（ATE）的结晶。一台典型的直流数字电压表主要由输入电路、A/D转换器、控制逻辑电路、显示器，以及电源电路等级部分组成。[1]与传统的指针式电压表相比数字电压表具有以下特点：1.显示清晰、直观、读数准确传统的模拟式电压表必须借助指针和刻度盘进行读数。在读书过程中不可避免地会引入人为的测量误差（例如视差），并且还容易造成视觉疲劳，数字电压表则采用了先进的数显技术，使显示结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是唯一的，不仅保证了读

7、书的客观性与准确性，还符合人们的读数习惯，能够缩短读书和记录的时间。2.准确度高数字电压表的准确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合。它便是测量结果与真值的一致程度，也反映测量误差的大小，一般讲准确度愈高，测量误差愈小，反之亦然。数字电压表的准确度远优于模拟式电压表，后者的准确度只有7个等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。而普通的数字电压表的准确度就已经超过这几个等级[2]。3.分辨率高分辨率是数字电压表能够显示的被测电压的最小变化值，也就