30В вольтметр на MSP430

Это простое устройство сделанное на внутреннем 10-разрядном АЦП микроконтроллера MSP430G2231, может измерять напряжение до 30В постоянного тока и может быть использовано вместе с лабораторным блоком питания или другим устройством.

Описание схемы

Основой этой схемы является микроконтроллер MSP430G2231. На его АЦП через делитель напряжения подается измеряемое напряжение, которое затем выводится на 3 знаковый 7 сегментный дисплей с общим анодом.  Для вывода цифр используется динамическая индикация. Мы подаем напряжение на анод одной цифры и зажигаем необходимые сегменты. Потом мы гасим её, зажигаем следующую, зажигаем сегменты на ней и так со всеми тремя цифрами до бесконечности. Это происходит с частотой выше воспринимаемой человеческим глазом и мы видим неподвижное изображение. Я использую частоту обновления около 50 Гц.

Микроконтроллер MSP430 имеет мало портов ввода/вывода. Для управления индикатором  нам нужно 7 + 3 = 10 выводов и возможно еще один вывод для АЦП (если вывод АЦП не объединён с другим контактом). Всего нам требуется 10(11) выводов.  Для сокращения их количества мы должны использовать микросхему 74LS47 для управления  7 сегментным индикатором. Она позволяет использовать лишь 4 вывода для управления индикатором вместо 7. Теперь нам необходимо  4 +3 +1 = 8 выводов.

Понижение входного напряжения

Резистор 82k и потенциометр 10 кОм образуют делитель напряжения, напряжение с которого идет на стабилитрон и после него на микроконтроллер. Опорное напряжение АЦП микроконтроллера MSP430 может быть установлено до 2.5В при помощи внутренних резисторов. Нам необходимо сделать делитель напряжения, который сможет уменьшить напряжение 30В до 2.5В. То есть Vin/12 ==> 30/12 = 2.5

Расчеты

10 битный АЦП имеет 1023 возможных значения.
При подтягивающем напряжении 2.5В мы получаем 2.5/1023 = 0.0024437 В/шаг
Т.е. если значение АЦП 188, то входное напряжение 188 * 0.0024437 = 0.459 вольт
Максимальное напряжение с делителя составляет 30 В:
30/1023 = 0.02932 В/шаг
Если значение АЦП 188, то 188 * 0.02932 = 5.5 Вольт

Вы можете увеличить или уменьшить диапазон измерений, меняя значение резистора.

Конденсатор 0.1мкФ убирает помехи, которые могут помешать работе АЦП. 2.7В стабилитрон обеспечивает более надежную защиту АЦП.

Точность и калибровка

Схема точна, но её точность зависит от качества и значения резистора 82K и  потенциометра 10K.
Калибровка этой схемы осуществляется потенциометром 10кОм.  Его значение должно быть около 7.45 кОм. Вам необходим источник питания с известным напряжением. Подключите к нему вольтметр и поворачивайте потенциометр до тех пор, пока его показания не будут верными.

Программа написана на С в TI CCS 5.1.

Оригинал статьи

Теги:

• MSP430
• Микроконтроллер
• Вольтметр
• Перевод