若PWM信号的占空比随时间变化，那么经过低通滤波后的输出信号将是幅度变化的模拟信号，因此通过控制PWM信号的占空比，就可以产生不同的模拟信号。本设计中，采用MSP430单片机的定时器A的CCR0来控制周期，采用CCR1来控制占空比，从而产生所需要的PWM信号。

       采用PWM技术的A/D转换电路设计如图3、4所示。A/D转换通过MSP430单片机的内部定时器A产生的PWM信号，通过P23口输出，经过两级RC低通滤波后得到与其对应的模拟信号，然后通过运算放大器构成的电压跟随器进行阻抗变换后，作为试探值送电压比较器LM393的一端，在比较器的另一端接入被测模拟量，两信号在比较器中进行比较，通过检测比较器的输出电平状态即可反映出试探值的大小，由比较器的输出状态调整PWM信号的占空比，产生下一次PWM信号的输出，于是通过不断的试探并修正PWM信号的占空比即可使试探值接近或等于被测量，则此时的脉冲值即为被测量的A/D转换值，可以达到16位的转换精度。另外，由原理图4可知，由于整个电路比较简单且该转换器与系统的连接只有两条信号线：即PWM信号输入线和用于将试探值与被测模拟量进行比较的比较器信号输出线，因此在进行抗干扰隔离时将很容易实现，而在采用普通A/D转换器的电路中进行抗干扰隔离时则要麻烦的多。

3. 微控制器MCU的选型

      为方便使用和操作，本设计不但设计简单，而且功耗要低，因此经多方面综合、对比决定采用TI公司的具有SOC特点的MSP430系列MCU，这是一种超低功耗的16位混合信号控制器，其内部集成了大量的外围模块和温度传感器，特别适用于电池供电的手持式设备或需要对环境温度进行补偿的测试仪器。

      MSP430单片机采用最新的低功耗技术，工作在1.8～3.6V 电压下，有正常工作模式( A M ) 和4 种低功耗工作模式；在最小功耗模式下其工作电流仅为0.1μA，而且可以方便地在各种工作模式之间切换。它的超低功耗性在实际应用中， 尤其是在电池供电的便携式设备中表现尤为突出。在系统初始化后便进入待机模式，当有允许的中断请求时，CPU 将在6μs的时间内被唤醒， 进入活动模式，执行中断服务程序。执行完毕，在RETI 指令之后，系统返回到中断前的状态，继续低功耗模式。

      本设计所采用的是MSP430F1232微控制器，具有非常高的集成度，除内部带有具有PWM功能的定时器外，片内还集成了10通道的1 0位A / D转换、温度传感器、USART、看门狗定时器、片内数控振荡器DCO、大量的具有中断功能的I/O 端口、大容量的片内Flash 和RAM 以及信息Flash 存储器[4]。其中的16位定时器A中带有3个捕获/比较通道，内部的Flash 存储器可以实现掉电保护和软件升级。由此采用MSP430单片机作为该设计的处理器，不但可简化系统电路设计、缩短开发周期，降低系统功耗，还可利用其内部集成的温度传感器，方便的对被测模拟量进行温度补偿，从而使系统的测试精度得以提高。

4. A/D 转换分辨率分析及主程序设计

      由于采用PWM技术的A/D转换器的分辨率取决于控制PWM脉冲占空比的定时器的计数值位数或字长，因此可通过改变定时器计数位数来改变A/D转换的分辨率，而MSP430单片机的内部定时器A中的计数器字长为16位，因此其PWM信号占空比的调整范围为0～216-1，于是当系统定时器的计数器字长为16位时，采用PWM技术的A/D转换器的最大分辨率可达16位。由于单片机内部的16位定时器采用晶振作为内部计数器的工作时钟，因此其定时精度一般都较高，且其计数值与PWM脉冲占空比成严格的线性关系，输入脉冲精确，因此A/D转换的线性度和精度较好，线性度误差小于1%。转换速率与分辨率和选取的PWM信号的周期有关，分辨率越高，转换时间越长，但同采用V/F方式相比较，转换速度要快的多。