高精度大直流测量
16页1、作品设计报告高精度大电流测量参赛队员:宋增艳 童强 李丽指导老师:袁益民陕西师范大学2008年8月目 录第1节 引 言11.1 作品摘要介绍11.2 作品设计的意义1 1.3 设计要求 1第2节 总体方案论证与比较 12.1 总体设计方案的介绍 12.2与其他设计方案的比较 12.2.1系统控制方案的比较论证12.3总体硬件组成框图22.4电路性价比的评估 2第3节 主要系统硬件的设计33.1 电路的设计33.2 ADC转换电路的设计43.3 四位数码管显示电路的设计 4第4节 系统的软件设计 64.1系统的软件流程 64.2核心程序的介绍 6第5节 系统调试与测试结果分析7 5.1测试使用的仪器仪表75.2系统调试的方法75.3测试数据及结果分析8第6节 实验总结86.1实验心得8附录 10. 实物图10. 电路总设计原理图11. PCB图12. 元件清单12.参考文献122008年陕西省德州仪器(TI)杯大学生模拟及模数混合电路应用设计竞赛参赛作品原创性声明本人郑重声明:所呈交的参赛作品报告,是本人和队友独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他
2、个人或集体已经发表或撰写过的作品成果,不侵犯任何第三方的知识产权或其他权利。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。参赛队员签名: 宋增艳 童强 李丽 2008 年 8月 29 日高精度大直流测量仪第1节 引 言用单片机的软硬件来代替硬件功能,并且应用其强大的的运算能力,可以实现仪表测量,并能进行数据分析处理及软件修正,通过这种方法可以实现测量数据的大范围高精度等功能。于是我们提出了以TI公司开发的MSPFX24X单片机及组委会提供的相关模数集成芯片来实现高精度大直流的测量。1.1 作品摘要介绍我们组设计的高精度大直流测量仪是测量有效范围为025A的电流测量仪,分辨率可达到6.104mA,而显示单位则统一定位A。使用了TI公司提供的MSPFX24X单片机,运算放大器等模拟元件。在一般的电流测量系统中,都是使用众所周知的原理方法来测量的,在此作品中我们将利用硬件的精确度和单片机CPU 的高速强大的运算及可编程功能来实现电流量高精度智能化的测量。1.2作品设计的意义大电流测量仪在电冶金、电化学等高耗电行业电解法生产工艺过程中占有重要地位。直流大电流用户提高测量质量,是提高电能利用率和降低
3、生产成本的重要技术途径。但直流大电流测量技术基础薄弱,长期困扰电冶金、电化工行业生产管理的技术进步,影响用户现代企业管理制度的建立和节电工作的开展。为了改变目前电冶金、电化工行业直流大电流计量技术基础薄弱的现状,必须从根本上改进测量技术路线和测量管理运行机制,完善直流大电流计量检测体系,以提高直流大电流测量质量和用户强直流电的自我计量保证能力。本作品可以有效地减小由于人为因素而造成的测量误差,利用软硬件结合能有效的提高大电流测量的精度。第2 节 总体方案设计本系统采用单片机MSP430为系统控制的核心,此系统主要包括LED显示模块、ADC12模块、IO端口等。下面对各模块的设计逐一进行论证。2.1 总体设计方案的介绍本作品的设计思想是通过电流传感器,运放及高精度的模拟元件的结合,将待测的的大电流采样转换为电压,实现AD模数转换,最终采用LED数码管显示。2.2 与其他设计方案的比较与论证2.2.1 系统控制方案的比较论证方案一:采用51单片机实现系统控制,51单片机由于其内部总线是 8 位的,其内部功能模块基本上都是 8 位的,虽然经过各种努力其内部功能模块有了显著增加,但是受其结构本
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