基于MSP430單片機(jī)的電子測(cè)重儀設(shè)計(jì).doc

金金 華華 職職 業(yè)業(yè) 技技 術(shù)術(shù) 學(xué)學(xué) 院院 JINHUAJINHUA COLLEGECOLLEGE OFOF PROFESSIONPROFESSION ANDAND TECHNOLOGYTECHNOLOGY 畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)成果畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)成果 題 目 基于 MSP430 單片機(jī) 的電子測(cè)重儀設(shè)計(jì) 學(xué) 院 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)教學(xué)成果金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)教學(xué)成果 目目 錄錄 摘要 1 英文摘要 2 引言 3 1 單片機(jī)的發(fā)展 4 2 電子測(cè)重儀的相關(guān)理論與技術(shù) 5 2 1 MSP430 單片機(jī)的特點(diǎn) 5 2 2 MSP430FW427 芯片 6 2 2 1 MSP430FW427 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADS1110 7 2 3 壓力傳感器 8 2 3 1 壓力傳感器的選擇 8 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 3 1 電子測(cè)重儀系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理 9 3 2 電子秤系統(tǒng)壓力傳感器電路 9 3 3 電子秤系統(tǒng)的顯示電路 10 3 4 電子測(cè)重儀系統(tǒng)的電源電路 11 3 5 小結(jié) 11 4 電子測(cè)重儀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 12 4 1 電子測(cè)重儀系統(tǒng)的程序總流程圖 12 4 2 初始化程序流程圖 12 4 3 壓力傳感器程序流程圖 13 4 4 小結(jié) 13 結(jié)論 14 致謝 15 參考文獻(xiàn) 16 附件 1 程序清單 17 附件 2 硬件電路圖 23 理工類 1 基于基于MSP430MSP430單片機(jī)的電子測(cè)重儀設(shè)計(jì)單片機(jī)的電子測(cè)重儀設(shè)計(jì) 信息工程學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)信息工程學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè) 摘要 摘要 隨著生活的快速發(fā)展 人們對(duì)重量這個(gè)詞使用率越來越高目前 大到航 空航天小到商場(chǎng)家庭 為了準(zhǔn)確快捷的測(cè)量出物體的重量 人們對(duì)測(cè)重儀器的 要求也不斷地提高 由原來的機(jī)械稱發(fā)展到現(xiàn)在電子側(cè)重儀 而電子測(cè)重儀的 使用非常普及 逐漸會(huì)取代傳統(tǒng)的機(jī)械稱 由壓力傳感器制作的電子測(cè)重儀已 廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè) 特別是微處理機(jī)的出現(xiàn) 工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的 不斷提高 壓力傳感器已成為過程控制中的一種必需的裝置 本文介紹了一種以MSP430單片機(jī)微處理器最小系統(tǒng) 并配以幾個(gè)主要的集 成電路器件設(shè)計(jì)成的電子測(cè)重儀 本系統(tǒng)是利用壓力傳感器采集當(dāng)前壓力 準(zhǔn) 確快速的計(jì)算出物品重量并顯示到LED上 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞 壓力傳感器 測(cè)重儀 單片機(jī) 2 MSP430 microcontroller based electronic weighing instrument design Major of Applied Electronic Technology Information and Engineering college Jin Hua College of Vocation And Technology Liang Yan yan Abstract With the rapid development of life people have the weight of the growing use of this word now small to large shopping malls aerospace family for accurate and efficient measure the weight of objects people weigh equipment requirements continue to increase from the original machine said electronic focus on instrument development to the present The use of electronic weighing instrument is very popular and gradually will replace the traditional mechanical said Produced by the pressure sensor electronic weighing instrument has been widely applied to all walks of life especially the emergence of the microprocessor the degree of automation of industrial production rising the pressure sensors in process control has become an essential device This paper introduces a microprocessor MSP430 MCU minimum system and supported by several major electronic integrated circuit designed for weighing instrument This system is the use of pressure sensor to collect the current pressure quickly and accurately calculate the weight of items and displays to LED digital tube Keywords pressure sensor The test apparatus microcontroller 3 引言引言 隨著時(shí)代科技的迅猛發(fā)展 微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳 統(tǒng)的電子測(cè)量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響 單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)給 工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命 隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷提高 功能不 斷完善 使其應(yīng)用日趨成熟 應(yīng)用領(lǐng)域日趨擴(kuò)大 目前 臺(tái)式電子測(cè)重儀在日常生活中的使用已相當(dāng)普遍 但存在較大的局 限性 體積大 成本高 需要工頻交流電源供應(yīng) 攜帶不便 應(yīng)用場(chǎng)所受到制 約 現(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧 拉伸變形來實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤 居民用戶 使用的基本是桿秤 彈簧盤秤制造工藝要求較高 彈簧的疲勞問題無法徹底解 決 一旦超過彈簧彈性限度 彈簧秤就會(huì)產(chǎn)生很大誤差 以至損壞 影響到稱 重的準(zhǔn)確性和可靠性 只是一種暫時(shí)的代用品 也被列入逐漸取消的行列 多 年來 人們一直期待測(cè)量準(zhǔn)確 價(jià)格低廉的投放市場(chǎng) 基于電子測(cè)重儀的現(xiàn)狀 本課題擬研究一種用MSP430單片機(jī)控制的電子測(cè)重儀設(shè)計(jì)方案 這種電子測(cè)重 儀體積小 測(cè)量準(zhǔn)確 攜帶方便 能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求 50年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展 60年代初期出現(xiàn)機(jī) 電結(jié)合式電子衡器以來 經(jīng)過40多年的不斷改進(jìn)與完善 我國(guó)電子衡器從最初 的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型 我國(guó)電子衡器的技術(shù)裝備 和檢測(cè)試驗(yàn)手段基本達(dá)到國(guó)際90年代中期的水平 電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得 到了新發(fā)展 電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展 計(jì)量方法從模擬測(cè)量 向數(shù)字測(cè)量發(fā)展 測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展 但就總體而言 我國(guó)電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距 其主要差 距是技術(shù)與工藝不夠先進(jìn) 工藝裝備與測(cè)試儀表老化 開發(fā)能力不足 產(chǎn)品的 品種規(guī)格較少 功能不全 穩(wěn)定性和可靠性較差等 4 1 單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)的發(fā)展 單片機(jī)又稱單片微控制器 它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 而是把一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上 概括的講 一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī) 學(xué)習(xí) 使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇 還有它的體積小 質(zhì)量輕 價(jià)格便宜 而且它低電壓 低功耗 便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 因此為學(xué)習(xí) 應(yīng)用 和開發(fā)提供了便利的條件 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊 比如CPU 內(nèi)存 并行總線 還有 和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件 不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電 腦弱很多 不過價(jià)錢也是低的 一般不超過10元即可 用它來做一些控制電器 一類不是很復(fù)雜的工作足矣了 我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī) 排煙罩 VCD 等等的家電里面都可以看到它的身影 它主要是作為控制部分的核心部件 它 是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī) 在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制 需要的是有較強(qiáng)的抗干 擾能力 較低的成本 這也是和離線式計(jì)算機(jī)的 比如家用PC 的主要區(qū)別 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域 幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片 機(jī)的蹤跡 導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置 飛機(jī)上各種儀表的控制 計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù) 據(jù)傳輸 工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理 廣泛使用的各種智能IC卡 民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng) 錄象機(jī) 攝象機(jī) 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制 以及 程控玩具 電子寵物等等 這些都離不開單片機(jī) 更高級(jí)的還有自動(dòng)控制領(lǐng)域 的機(jī)器人 智能儀表 醫(yī)療器械等等 綜合所述 單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面 另一方面 單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于 它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和 設(shè)計(jì)方法 從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能 現(xiàn)在已能用單 片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了 因此單片機(jī)的學(xué)習(xí) 開發(fā)與應(yīng)用是十分重要的 5 2 電子測(cè)重儀的相關(guān)理論與技術(shù)電子測(cè)重儀的相關(guān)理論與技術(shù) 2 1 MSP430 單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)的特點(diǎn) 處理能力強(qiáng) MSP430系列單片機(jī)是一個(gè)16位的單片機(jī) 采用了精簡(jiǎn)指令集 RISC 結(jié)構(gòu) 具有豐富的尋址方式 7 種源操作數(shù)尋址 4 種目的操作數(shù)尋 址 簡(jiǎn)潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令 大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算 還有高效的查表處理指令 這些特點(diǎn)保證了可編 制出高效率的源程序 運(yùn)算速度快 MSP430 系列單片機(jī)能在25MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下 實(shí)現(xiàn)40ns的指 令周期 16位的數(shù)據(jù)寬度 40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器 能實(shí)現(xiàn) 乘加運(yùn)算 相配合 能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的某些算法 如FFT等 超低功耗 首先 MSP430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是 1 8 3 6V 電壓 因而可使其在 1MHz 的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí) 芯片的電流最低會(huì)在 165 A左右 RAM 保持模式下的最低功耗只有 0 1 A 其次 獨(dú)特的時(shí)鐘 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在 MSP430 系列中有兩個(gè)不同的時(shí)鐘系統(tǒng) 基本時(shí)鐘系統(tǒng) 鎖頻 環(huán) FLL 和FLL 時(shí)鐘系統(tǒng)和 DCO數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng) 可以只使用一個(gè)晶 體振蕩器 32768HZ 也可以使用兩個(gè)晶體振蕩器 由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時(shí)鐘 并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下 打開和關(guān)閉 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制 在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式 AM 和五種低 功耗模式 LPM0 LPM4 在實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式下 可達(dá) 2 5 A 在RAM 保持 模式下 最低可達(dá) 0 1 A 片內(nèi)資源豐富 MSP430 系列單片機(jī)的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè) 它們分別是看門狗 WDT 模擬比較器 A 定時(shí)器A0 TIMER A0 定時(shí) 器A1 TIMER A1 定時(shí)器B0 TIMER B0 UART SPI I2C 硬件乘法 器 液晶驅(qū)動(dòng)器 10位 12位ADC 16位 ADC DMA I O端口 基本定 時(shí)器 BASIC TIMER 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC 和USB控制器等若干外圍模塊的不 同組合 其中 看門狗可以使程序失控時(shí)迅速?gòu)?fù)位 模擬比較器進(jìn)行模擬電 壓的比較 配合定時(shí)器 可設(shè)計(jì)出 A D 轉(zhuǎn)換器 16 位定時(shí)器 TIMER A 和 TIMER B 具有捕獲 比較功能 大量的捕獲 比較寄存器 可用于事件 計(jì)數(shù) 時(shí)序發(fā)生 PWM 等 有的器件更具有可實(shí)現(xiàn)異步 同步及多址訪問 6 串行通信接口可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用 具有較多的 I O 端口 P0 P1 P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入 10 12位硬件 A D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率 最高可達(dá) 200KBPS 能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù) 采集應(yīng)用 能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá) 160 段 實(shí)現(xiàn)兩路的 12 位 D A 轉(zhuǎn)換 硬件I2C串行總線接口實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器串行擴(kuò)展 以及為了增加 數(shù)據(jù)傳輸速度 而采用的DMA模塊 MSP430 系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方 案提供了極大的方 便 方便高效的開發(fā)環(huán)境 MSP430 系列有 OPT 型 FLASH 型和 ROM 型三種 類型的器件 這些器件的開發(fā)手段不同 對(duì)于 OPT 型和 ROM 型的器件是使用 仿真器開發(fā)成功之后燒寫或掩膜芯片 對(duì)于 FLASH 型則有十分方便的開發(fā)調(diào) 試環(huán)境 因?yàn)槠骷瑑?nèi)有 JTAG 調(diào)試接口 還有可電擦寫的 FLASH 存儲(chǔ)器 因 此采用先下載程序到 FLASH 內(nèi) 再在器件內(nèi)通過軟件控制程序的運(yùn)行 由 JTAG 接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā) 這種方式只需要一 臺(tái) PC 機(jī)和一個(gè) JTAG 調(diào)試器 而不需要仿真器和編程器 開發(fā)語言有匯編語 言和 C 語言 2 2 MSP430FW427 芯片芯片 MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器 T I 推出的一款1 6 位超低功耗的 混合信號(hào)處理器 其在我國(guó)推出的時(shí)間也已經(jīng)很久了 它以低功耗著稱 并且 將許多模擬電路 數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上 因此一經(jīng)推出便在 我國(guó)得到迅速推廣 針對(duì)目前普遍使用的51系列單片機(jī)局限性 為了很好地滿足控制器的準(zhǔn)確 性 精確性的要求 采取了一系列措施 首先 考慮系統(tǒng)所接的外部模塊比較 多 需要的I O 口比較多 一般的8 位單片機(jī)是不夠用的所以考慮選擇8 位以 上的單片機(jī) 再者32 位的單片機(jī)功能又太過了 不僅I O 口比較多 而且好多 集成的資源用不上都會(huì)浪費(fèi) 所以考慮使用16 位的單片機(jī) 而16 位單片機(jī)中 的TI 公司MSP430 系列的較為成熟 適用于在儀表儀器中使用 而且用在本系 統(tǒng)中也正好合適 其次該控制器本身部分集成了12 位的A D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行高精度 轉(zhuǎn)換 并可采用軟件配置采樣通道 確定采樣序列 保存采樣結(jié)果 用于本系 統(tǒng)中進(jìn)行采樣也比較合適 再次考慮控制器對(duì)功能性接口要求較高 而且存在 7 較大數(shù)量的計(jì)算任務(wù) 基于以上的考慮 選擇了性價(jià)比比較高的MSP430FW427 單片機(jī) 圖2 1 MSP430FW427的圖 2 2 1 MSP430FW427 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADS1110 MSP430FW427內(nèi)嵌模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊 其采樣頻率為每通道200kb s 可以對(duì) 生物 機(jī)械等傳感器給出的模擬量進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換 內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器又由帶有采 樣和保持的ADC內(nèi)核 參考電壓發(fā)生器 轉(zhuǎn)換時(shí)鐘的選擇和控制電路 采樣與轉(zhuǎn) 換時(shí)序控制電路4部分組成 采樣系統(tǒng)中數(shù)模轉(zhuǎn)換速度與轉(zhuǎn)換時(shí)鐘有密切關(guān)系 利用msp430fw427單片機(jī) 通用IO口模擬I2C總線擴(kuò)展16位A D轉(zhuǎn)換器ads1110完成數(shù)據(jù)采集工作 并把采集 到的數(shù)據(jù)顯示到顯示緩沖區(qū) 對(duì)于要求精確的轉(zhuǎn)化 則需要穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘信 號(hào) 因此使用由晶體產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào) 為了得到正確可靠的轉(zhuǎn)換 模擬輸入信 號(hào)必須在采樣期間保持穩(wěn)定 在整個(gè)采樣與轉(zhuǎn)換期間 不允許有相鄰的其他通 道引腳有數(shù)字信號(hào)活躍 這樣可減少對(duì)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換的干擾 以得到正確的結(jié) 8 果 該程序可以測(cè)量的電壓誤差為0 001V 精度高 MSP430FW427內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器有4種轉(zhuǎn)換模式 單通道單次轉(zhuǎn)換 單通道多 次轉(zhuǎn)換 多通道單次轉(zhuǎn)換 多通道多次轉(zhuǎn)換 圖2 2 ADS1110 2 3 壓力傳感器壓力傳感器 2 3 1 壓力傳感器的選擇壓力傳感器的選擇 壓力傳感器又稱荷重傳感器 考慮到使用地點(diǎn)的重力加速度 g 和空氣浮 力 f 的影響后 通過把其中一種被測(cè)量 質(zhì)量 轉(zhuǎn)換成另外一種被測(cè)量 輸 出 來測(cè)量質(zhì)量的力傳感器 壓力傳感器由敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 后續(xù)處理部 分組成 壓力傳感器一般應(yīng)用應(yīng)變片來實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量 應(yīng)變片的制造原理是 依據(jù)橋式電路 當(dāng)在橋臂上的電阻滿足這樣的條件 R1R3 R2R4時(shí)電橋平衡 則 輸出的電壓為零 當(dāng)電阻由變化的時(shí)候 電橋不平衡 有一定的電壓輸出 可 分為單臂電橋 雙臂電橋 全臂電橋 其輸出的電壓與電阻的變化量成近似的 線性變化 應(yīng)變片是很薄的薄片 上表面鑲嵌兩個(gè)有電阻絲制成的電阻 同時(shí) 下表面也有兩個(gè)同樣的電阻 在連接上形成橋式電路 當(dāng)應(yīng)變片上沒有壓力是 輸出的電壓為零 當(dāng)有壓力作用時(shí) 上邊的電阻變大 下面的電阻變小 電橋 不平恒 而且是相同的電阻絲 其電阻的變化量相同 輸出的電壓與電阻的變 化量成線性關(guān)系 再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 電壓或 電流 從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程 這樣就可以測(cè)量出壓力的大 小 本設(shè)計(jì)中稱重范圍定為999 9g 測(cè)量精確到0 1g 考慮到秤臺(tái)自重 振動(dòng) 9 和沖擊分量 還要避免超重?fù)p壞傳感器 所以傳感器量程必須大于額定稱重 999 9g 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3 1 電子測(cè)重儀系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理電子測(cè)重儀系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理 電子測(cè)重儀電路主要由傳感器電路 調(diào)理電路 顯示電路 電源電路等組 成 系統(tǒng)原理方框圖如圖 3 1 所示 顯示電路 調(diào)理電路MSP430FW427 壓力傳感器 電 源 圖 3 1 系統(tǒng)原理方框圖 系統(tǒng)工作原理 當(dāng)電子測(cè)重儀上放上重物時(shí) 壓力傳感器把模擬信號(hào)傳送 到處理器的AD轉(zhuǎn)換器 由AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) 然后由數(shù)碼管顯示出重物 的重量 并顯示在數(shù)碼管上 3 2 電子秤系統(tǒng)壓力傳感器電路電子秤系統(tǒng)壓力傳感器電路 系統(tǒng)的壓力傳感器電路如圖3 2所示 在圖的電路中 傳感器的正端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的正輸入端 Vref 負(fù)端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12內(nèi)部基準(zhǔn)電壓負(fù)端 在本系統(tǒng)中 通過單片機(jī) 提供激勵(lì)電壓 由于采用這樣的方法 在測(cè)量期間或在電子秤工作于待機(jī)狀態(tài) 的情況下 就可以不用為電橋提供激勵(lì)電壓 從而降低功耗 傳感器的電橋電 阻為1200歐 電源電壓為3 V 激勵(lì)狀態(tài)下耗電2 5 mA 將橋接傳感器的輸出 10 信號(hào)連接至放大器之后輸入AD轉(zhuǎn)換通道P6 0 圖3 2 壓力傳感器電路 3 3 電子秤系統(tǒng)的顯示電路電子秤系統(tǒng)的顯示電路 LED顯示電路如圖3 4所示 本電路的作用是用來顯示重量 單價(jià)及金額 為了保證LED的工作安全 電路中必須加上上拉電阻 上拉電阻電路如圖3 5所 示 通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)與LED相連 圖 3 3 電子秤系統(tǒng)的顯示電路 11 3 4 電子測(cè)重儀系統(tǒng)的電源電路電子測(cè)重儀系統(tǒng)的電源電路 在單片機(jī)應(yīng)用中需要穩(wěn)定的電壓信號(hào) 因此必須提供電源電路 如圖3 6所 示為電源電路 它可以為整個(gè)系統(tǒng)提供3 3V和5V的電壓 圖3 4 電源電路 3 5 小結(jié)小結(jié) 本章在上一章的基礎(chǔ)上 結(jié)合電子測(cè)重儀系統(tǒng)的基本功能介紹了它的工作 流程 硬件組成和工作原理 設(shè)計(jì)了壓力傳感器的稱重放大電路 LED顯示電路 鍵盤掃描電路和電源電路 各電路根據(jù)需要連接到MSP430FW427單片機(jī)的接口上 就構(gòu)成了一個(gè)功能強(qiáng)大的基于MSP430的智能電子秤 12 4 電子測(cè)重儀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)電子測(cè)重儀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 電子測(cè)重儀系統(tǒng)的順利工作 需要合適的軟件來協(xié)調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)硬件組成 部分 根據(jù)電子測(cè)重儀系統(tǒng)的工作需要來工作 從而達(dá)到特定的功能 本章主 要設(shè)計(jì)電子測(cè)重儀系統(tǒng)的各個(gè)硬件組成部分的程序流程圖 4 1 電子測(cè)重儀系統(tǒng)的程序總流程圖電子測(cè)重儀系統(tǒng)的程序總流程圖 系統(tǒng)總程序流程圖如圖4 1所示 系統(tǒng)初始化之后 要順次執(zhí)行壓力傳感器 程序 預(yù)處理程序 稱重程序 LED顯示程序 開 始 初始化 壓力傳感器程序 LED 顯示程序 稱重程序 預(yù)處理程序 圖 4 1 電子秤系統(tǒng)的程序總流程圖 4 2 初始化程序流程圖初始化程序流程圖 初始化程序流程圖如圖4 2所示 進(jìn)入初始化階段 電子測(cè)重儀系統(tǒng)的各個(gè) 部分依次初始化 即依次執(zhí)行壓力傳感器初始化 LED初始化初始化后返回 13 開 始 壓力傳感器初始化 LED 初始化 返 回 圖 4 2 初始化程序流程圖 4 3 壓力傳感器程序流程圖壓力傳感器程序流程圖 壓力傳感器程序流程圖如圖4 3所示 這個(gè)程序用來啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換器 將轉(zhuǎn) 換的二進(jìn)制結(jié)果換算成BCD碼 以便顯示程序和計(jì)算程序可以隨時(shí)調(diào)用 開始 AD 轉(zhuǎn)換 保 存轉(zhuǎn)換結(jié)果 將轉(zhuǎn)換結(jié)果換算為 BCD 碼并存儲(chǔ) 開始 返回 圖 4 3 壓力傳感器程序流程圖 4 4 小結(jié)小結(jié) 本章首先設(shè)計(jì)了電子測(cè)重儀系統(tǒng)程序的總流程圖 并在系統(tǒng)程序的總流程 圖的框架下有序地設(shè)計(jì)了初始化程序流程圖 壓力傳感器程序流程圖 預(yù)處理 程序流程圖 稱重計(jì)價(jià)程序流程圖 鍵盤程序流程圖 LED程序流程圖 并就各 個(gè)部分的主要功能作了進(jìn)一步的介紹和說明 14 結(jié)論結(jié)論 電子測(cè)重儀是一種在實(shí)際工作和生活中經(jīng)常用到的電子測(cè)量器具 本文主 要介紹了數(shù)字電子秤的硬件電路結(jié)構(gòu)及其中的原理 所設(shè)計(jì)的電子秤具有基本 稱重 鍵盤輸入 計(jì)算價(jià)格 顯示 置零 清除 去皮功能 電子秤的測(cè)量范 圍為0 999 9g 測(cè)量精度達(dá)到 0 1g 首先用傳感器把重量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào) 再 將電壓信號(hào)放大輸入A D轉(zhuǎn)換 利用A D轉(zhuǎn)換工具將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào) 將得到的數(shù)字信號(hào)傳送至單片機(jī) 通過程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理 實(shí)現(xiàn)稱重功能 然后將重量與鍵盤輸入單價(jià)相乘計(jì)算出總價(jià) 并將重量和價(jià)格用LED顯示出來 隨著電子秤系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的不斷完善 數(shù)字化 智能化 小型化的電子秤 必將為人們的生活帶來極大的便利 電子秤的發(fā)展前景也必將更加廣闊 15 致謝致謝 大學(xué)三年的時(shí)光悄然流逝了 但是卻給我提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境 在此期 間讓我學(xué)到了更多的知識(shí) 而我所學(xué)到的能使我終身受益 在這開心和艱辛的 時(shí)光里體驗(yàn)到了更多的生活和社會(huì) 讓自己學(xué)會(huì)了成長(zhǎng) 首先要感謝我的母校 因?yàn)槲覀兌荚谶@里成長(zhǎng) 每一刻都很寶貴 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中 我多次麻煩到了我的指導(dǎo)老師余紅娟老師 很 感謝余老師在百忙之中給與的悉心指導(dǎo) 給與我?guī)椭唾Y料 MSSP430單片機(jī)是 我第一次接觸 所以不論是提醒還是指導(dǎo)方面 余老師都讓我學(xué)到了很多東西 是在51單片機(jī)以外的知識(shí) 順利的完成這項(xiàng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 還有要謝謝一路幫助我的楊同學(xué) 以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的 作者 讓我從毫無所知 到現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到它 良師益友在此時(shí)給了我最大的幫助 讓我試著去吸收新的東西 接受新的挑戰(zhàn) 以及面對(duì)新的問題并且去迎刃而解 16 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 沈建華 楊艷琴 翟曉曙 MSP430 系列 16 位超低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)用 M 北京 清華大學(xué)出版社 2004 2 陸伯勤 電子稱重技術(shù)和自動(dòng)稱重系統(tǒng)的進(jìn)展 J 自動(dòng)化博覽 1999 1 3 胡大可 MSP430 系列單片機(jī) C 語言程序設(shè)計(jì)與開發(fā) M 2 版 北京 北 京航空航天大學(xué)出版社 2003 4 胡宴如 模擬電子技術(shù) 高等教育出版社 2007 5 MSP430 x4xx用戶指南 17 附件附件 1 程序清單 程序清單 使用 I O P1 4 SCL P1 5 SDA define SCL 0 x10 define SDA 0 x20 define ADDRESS 0 x49 U1 ads1110 的地址在其背面標(biāo)注有以下對(duì)應(yīng)關(guān)系 ED0 0X48 ED1 0X49 ED2 0X4A ED3 0X4B ED4 0X4C ED5 0X4D ED6 0X4E ED7 0X4F 例如 芯片背面標(biāo)注 ED0 那么 define ADRESS 0X48 include msp430 xw42x h int ad void delay int a while a a char read byte void 讀時(shí)序 char Rx Buffer char a Rx Buffer 0 P1OUT NOP NOP NOP NOP P1DIR for a 0 a 8 a 18 P1OUT SCL Rx Buffer 1 if P1IN else Rx Buffer P1OUT NOP NOP NOP P1OUT P1DIR SDA NOP NOP NOP P1OUT SCL NOP NOP NOP return Rx Buffer void write byte char Tx Buffer 寫時(shí)序 char a P1OUT NOP NOP NOP NOP P1DIR SDA for a 0 a 8 a P1OUT if Tx Buffer else P1OUT Tx Buffer 1 P1OUT SCL NOP NOP NOP P1OUT NOP NOP NOP NOP NOP NOP P1OUT SCL 19 void start void 開始時(shí)序 P1DIR SCL SDA P1OUT SCL SDA NOP NOP NOP P1OUT NOP NOP NOP void stop void 停止時(shí)序 P1DIR SCL SDA P1OUT NOP NOP NOP NOP NOP NOP P1OUT SCL NOP NOP NOP NOP NOP NOP P1OUT SDA void Tx byte char dataddr char data char addr addr ADDRESS addr addr 1 addr start write byte addr P1DIR while P1IN write byte dataddr P1DIR while P1IN write byte data P1DIR while P1IN 20 stop unsigned int Rx byte void char addr RxData0 RxData1 RxData2 unsigned int RxData addr ADDRESS addr addr 1 addr 0 x01 start write byte addr P1DIR while P1IN RxData2 read byte 讀高 8 位 RxData1 read byte 讀低 8 位 RxData0 read byte 讀控制字 stop RxData unsigned int RxData2 RxDa