1、开题报告 无源电流变送器显示仪设计 专业： 电子信息工程 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 随着社会的发展 .，时代的进步，各种各样的的新产品出现在各自的领域里，发挥着巨大的作用。但是在工业上普遍要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，想要精确地获取并且将其传输到几百米外的控制室或是记录在显示设备上，就显得没那么简单了。所以我在想能不能把要测的物理量转换成其他可以的简单并且能精确获得的物理量呢 比如说电流、电压等等。 比如、某实验需要精确的控制和记录试验中的温度，而普通温度计无法精确迅速显示其中变化的数值，所以我们必须想办法设计出一种可以精确记录的设备，或是间接准
2、确读出其中的变化，比如变换器！交流变送器、直流变送器都属于电流变送器的一种，作用是把大的电流按一定比率变小，便于检测。当然想要设计一个变换器必须要知道它的工作原理，变换器是将采集到的非电量信号转换成电信号并且放大以便供远方测量和控制的信号源，根据需要将模拟量变换为数字量 1。而电流变送器主要由电压信号处理、 V-I 转换、功率输出和得隔离等电路构成。其中电压信号调理电路的作用是在信号放大或衰减；对于被变送对象是数字信号时，其作 用是 D/A 转换 2。当然其中还涉及到 V-I 转换电路，需要选取高精度低温的电阻。然而在很多收集信号中其中运放的输出能力是有限的，一般都会很小不宜直接驱动负载，这个
3、温度也是一样，所以还要设计一个扩流电路。在设计中直接利用电流变送器的电流工作无需另加电源是，实现无源。而电流变送器的电流范围为 420mA，电压可以选 24V，最重要的选择合适的低功耗器件，在经过仔细思考和比较发现 MSP430 系列 16 位超低功耗单片机很符合该实验的需求 3。 MSP430 单片机跟我们所学过的 MCS-51 单片机有很大的不同，该单片机小 巧灵活、成本低、易于产品化，能方便地组装成各种控制设备，抗干扰能力强，适应的温度范围很广 很适合各种温度方面的测试，更重要的是 MSP430 单片机可以满足电流变送器锁需要 420MA 的工作环境，这是 MCS-51 单片机所不能满足
4、的。我选择的 MSP430 单片机包含 CPU、储存器、外围模块等几个重要部件，他们通过内部地址总线、数据总线和控制总线相连构成单片机微机系统 5。该单片机存储结构采用了统一编址方式，可以像 RAM 单元一样方便。还有在单片机工作中为了充分利用 CPU 低功耗性能，可以让 CPU 工作于突发状态 (在通常 情况下，根据需要适用软件将 CPU 设定到某一低功耗工作模式下，在需要时适用中断 CPU 从休眠状态中唤醒，完成工作之后又可以进入相应的休眠状态 )在了解了 MSP430 单片机的特性后，然后就可以用 C 语言进行相应程序的编写了 9。然后跟我们学过的 MCS-51 单片机一样进行联机仿真调
5、试，然后修改软硬件进行最后的整理工作，完成设计。 本研究可以实现在无需另加电源的情况下显示电流变送器的电流工作情况，在较大的电流按一定比率缩小后，进行一个很精确的读写，并且成功显示出来。这对于无源电流变送器的显示有着实际的意义，也对电流变送 器的进一步发展有着不小的贡献。在无源电流变送器显示仪的设计中大家可以看到，该显示仪能准确的读出电流变送器输出的数值，并且显示在显示仪上。这对于电流变送器更广的应用于个领域上有不小的推动作用，也有着不小的影响。 二：研究的基本内容，拟解决的一些主要内容。 该实验是设计柄制作一个电流变送器显示仪，用于电流变送器的显示。即使用单片机芯片对输人的一个电流进行读出，
6、并且体现在液晶， 达到一个显示的目的。 在设计中有很多问题需要解决，以下就是设计中遇到的一些需要仔细研究的问题： （ 1） 已掌握的 MCS-51 单片机无法满足 设计中电流变送器中电流 420MA 的条件，经过研究跟对比，选择 MSP430 单片机作为实验设计的应用。而且对 MSP430 单片机进行了解、学习，要求能很好应用该单片机。 （ 2） 在联机仿真调试过程中，出现不能显示的问题，最后于同学的探讨中，顺利排除困难实现正常显示。 三、研究步骤、方法及措施： 首先研究无源电流变送器的工作原理以及其结构组成。分析无源电流变送器显示仪设计所需要的条件，选择合适的单片机（ MSP430 单片机）
7、。学习并掌握该单片机。然后进行编程、仿真、调试。在得出设计后进行装配，测试是否能达到设 计效果，并嫁衣完善改进。最后完成后是否符合设计要求，各个环节的衔接是否恰当合理。 措施：在实验室里现有资源的基础上，积极翻阅图书馆等资料，在指导老师的帮助下完成设计任务。 参考文献； 1范羽电流变送器原理及在工业上的应用 J广西轻工业， 2010.5. 2Chris Nagy embedded systems design using the TI MSP430 Series 3 沈建华 ,杨艳琴 . MSPS430 系列 16 位超低功耗单片机原理与实践 J.北京航天航空大学出版社 4 焦纯，董秀珍，杨国
8、胜，霍旭阳 .设计基于 MSP430 单片机的微功耗中文人及界面 J.西安第四军医大学生物医学工程系电子学教研室 , 2009. 5胡建勋，李开成基于 MSP430 单片机的低压综合智能保护器的研制 J.仪器仪表学报， 2006.(z3) 6周立功 .ARM 嵌入式系统基础教程 M.北京，北京航空航天大学出版社， 2005. 7马忠梅，籍顺心，张凯等 .单片机的 C 语言应用程序设计 M.北京航空航天大学出版社， 2003. 8曹磊 . MSP430 单片机 C 程序设计与实践 J.北京航天航 空大学出版社 ,2004. 9唐浩强 .C 语言设计 M 北京，清华大学出版社， 1994. 10杨
9、帮文 .新型集成器件是用电路 M.北京，电子工业出版社， 2003. 11杨镇江 .新型集成电路使用指南与典型应用 M. 西安电子科技大学出版社，2000 年 12何朝阳 ,吴立琴 ,朱忠伟 . 基于同步串行接口（ SSI）的 LED 显示器设计 J.国外电子元器件， 2007(12) 13栾成强 .工业设备中 LED 显示和键盘扫描设计 J.国外电子元件， 2004. 14 魏小龙 .MSP430 系列单片机接 口技术及系统设计实例 M.北京航空航天大学出版社， 2003. 15王萍 .单片机在剩余电流断路器上的运用 J.电工技术 , 2004. 16冯立杰，傅民仓，马文波 .多 CPU 嵌
10、入式系统的设计方法 J.现代电子技术，2006. 17TexasInstruments.SN74HC595DatasheDB/OL http/ 2004 pdf， 2004 18 Texas Instruments SN74HC595 DATAsheetDB/OL http： / 五、研究工作进度： 计划进度： 第 1、 2 周查阅相关资料，了解以及学习相关知识完成总体方案论证，确定设计路线；对 MSP430 单片机学习掌握。 第 3、 4 周完成文献综述、开题报告、英文翻译三项内容； 第 5 周，根据预定方案，设计电路原理图，选择器件； 第 6 周，根据电路图制作电路板，完成实物设计； 第 7 周，完成设计报告。
