【正文】 y. System software including AD sampling, filter and show program. The paper also explains in detail the design debugging process and in during the missioning of the problems and solving methods. This design pleted each function, weighing systems by missioning, the effect is good, has certain practical value.Keywords：MSP430；weighing apparatus；LCD；基于 MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)01 引言 課題研究背景及意義 隨著時(shí)代科技的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的提高，給傳統(tǒng)的電子測(cè)量技術(shù)帶來(lái)了巨大的沖擊和影響。電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了以杠桿平衡為原理的機(jī)械式稱(chēng)量工具。放大后的模擬電壓信號(hào)經(jīng) AD 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并送入到主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制顯示外設(shè)，顯示出稱(chēng)量數(shù)值。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。眾所周知，傳統(tǒng)的量具是桿秤或盤(pán)秤，20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始出現(xiàn)電子秤。從 20 世紀(jì) 70 年代的模擬串聯(lián)計(jì)算到 80 年代的模擬并聯(lián)計(jì)算，計(jì)算技術(shù)的發(fā)展大幅度即降低了電子秤的成本，又提高了可靠性和穩(wěn)定性。電子秤向提高精度和降低成本方向發(fā)展的趨勢(shì)，引起了對(duì)低成本、高性能模擬信號(hào)處理器件需求的增加。利用傳感器測(cè)量橋式電路的壓差，采用差分放大電路放大壓差信號(hào)，使其達(dá)到可使單片機(jī)識(shí)別的電壓，通過(guò)單片機(jī)的處理并顯示出來(lái)。第 2 章概述了本課題部分知識(shí)的理論基礎(chǔ)，對(duì)橋式傳感器、模擬放大電基于 MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)2路、液晶顯示進(jìn)行了介紹。第 4 章介紹了稱(chēng)重系統(tǒng)模塊的軟件設(shè)計(jì)，對(duì)程序流程設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明，并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。微處理器壓力傳感器電源管理系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理電路A DL C D 顯示圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖 稱(chēng)重系統(tǒng)模塊方案設(shè)計(jì) 整個(gè)硬件系統(tǒng)由五大模塊組成，下面以控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為依據(jù)就針對(duì)各模塊做具體的方案設(shè)計(jì)。故采用此方案。故此方案不宜采用。適合小量貴重物品的測(cè)量和要求精度高的稱(chēng)量工具的制造。而 AD 轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，幾毫伏大小的干擾信號(hào)就會(huì)直接影響到最后的測(cè)量精度。 實(shí)際測(cè)量，每一級(jí)運(yùn)放都會(huì)引入較大噪聲。差模輸入阻抗大，共模抑制比高，增益高，精度也非常好，外部接口簡(jiǎn)單，且放大器的增益通過(guò)改變一個(gè)外接電阻的阻值是可以改變的。 方案二：選用 MSP430 單片機(jī)內(nèi)部的 AD 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器為 16 位高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，完全可以滿(mǎn)足精度要求，而且 SD16 是單片機(jī)內(nèi)部器件，穩(wěn)定基于 MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)5性好，故采用此方案。這里把電源設(shè)計(jì)成用 220V 的交流電經(jīng)過(guò)變壓器后輸出的 177。多種電壓的需求就要求更加合理的，電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時(shí)，用中斷請(qǐng)求將它喚醒只用 6μs。如果晶體振蕩器在用做 CPU 時(shí)鐘 MCLK 時(shí)發(fā)生故障，DCO 會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)正常工作；如果程序跑飛，可用看門(mén)狗將其復(fù)位。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。開(kāi)發(fā)語(yǔ)言有匯編語(yǔ)言和C 語(yǔ)言。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可基于 MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)8R7VccS2SWSPSTRESET達(dá)百萬(wàn)分之五十。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。 一 般 微 機(jī) 電 路 正 常 工 作 需 要 供 電 電 源 為5V177。一般采用的辦法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個(gè)按鈕。MSP430 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的觸發(fā)器中。圖 復(fù)位電路c．JTAG 仿真、調(diào)試接口電路JTAG 也是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議（IEEE 兼容） ，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試。TI 還定義了一種叫 SBWJTAG 的接口，用來(lái)在引腳較少的芯片上通過(guò)最少的利用引腳實(shí)現(xiàn) JTAG 接口，它只有兩條線(xiàn)，SBWTCK，SBWTDIO。在硬件結(jié)構(gòu)上，JTAG 接口包括兩部分：JTAG 端口和控制器。由集成電路的所有邊界掃描單元構(gòu)成邊界掃描寄存器 BSR。圖 MSP430 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖1 23 45 67 89 1011 1213 14CON1JTAGR11MR21MR31MC2 104VccC1104Vcc TDOTDITMSGNDRESET UTRXD0UTXD0S0S1RESETS2TCLS3SMTS4TDIS6TD0S5 S7S8S9S10S11S12NC11+2S133S124S115S106S97S88S79S610S511S412S313S214S115S016COM317COM218COM119COM020LCD_08S13S14S15COM3COM2COM1COM0S2 S0S1S13S12S15 S11S10S9S8S7S6S5S4S3 COM3COM2COM1COM0LCD偏偏VccXTS2SWSPSTC130pFC230pFXINXOUTDVcc1 +2 +4 +6 XIN8XOUT9 Vref10S113 S214S315 S416S517S618S719S820S921S1022S1123S1224S1325S1426S1527S1628S1729S1830S1931S2032S21 33S22 34S23 35COM0 36COM1 37COM2 38COM3 39R03 40R13 41R23 42R33 /S2949/S3050/S31515253TDO/TDI54TDI/TCLK55TMS56TCK57RST/NMI58/URXD059/UDXT060/SVSIN61AVss62DVss63AVcc64MSP430F425S?基于 MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)11 電源管理模塊設(shè)計(jì) 5V 轉(zhuǎn)換電路傳感器需要 12V 電壓供電，而 LCD 顯示模塊需要 5V 供電，這就需要將12V 電壓轉(zhuǎn)換為 5V 電壓。圖 5V 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)換電路圖1 2 3LM1117R3104R4104+C3+ C4 5V基于 MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)12 信號(hào)采集模塊電路設(shè)計(jì) 工作原理電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器是基于如下原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，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(guò)程。設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長(zhǎng)度為 L，橫截面是半徑為 r 的圓形，其面積記作 S，其電阻率記作 ρ，這種材料的泊松系數(shù)是 μ。對(duì)式（31 ）求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，他的電阻值改變了多少。 需要說(shuō)明的是：靈敏度系數(shù) K 值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無(wú)關(guān)，不同的材料的 K 值一般在 — 之間；其次 K 值是一個(gè)無(wú)因次量，即它沒(méi)有量綱。彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。主應(yīng)力方向一為拉神，一為壓縮，若把應(yīng)變片貼在這里，則應(yīng)變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應(yīng)變片的下半部將受壓縮，阻值減少。圖 所示為電阻式應(yīng)變片實(shí)物圖。如圖 為電阻式應(yīng)變片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。如圖 為AD620 原理圖。單位增益減法器 A3 用來(lái)消除任何共模信號(hào)，以獲得折合到 REF 引腳電位的單端輸出。 內(nèi)部增益電阻 R1 和 R2 已調(diào)整至絕對(duì)值 ，因此利用一個(gè)外部電?阻便可實(shí)現(xiàn)對(duì)增益的精確編程，增益公式為。如圖 為 AD620 信號(hào)放大電路圖。目前 16 位及以上的高分辨率 ADC 普遍采用了 ΣΔ 調(diào)制技術(shù)，因此，此類(lèi) ADC 也被稱(chēng)為 ΣΔ 型ADC。如圖 為 SD16 主控制器，圖 為 SD16 通道結(jié)構(gòu)圖。本設(shè)計(jì)采用 LCD048 顯示數(shù)據(jù)。我們采用 4MUX，這種方式也最簡(jiǎn)單。MSP430 有三種時(shí)鐘 ACLK（輔助時(shí)鐘） 、MCLK（主時(shí)鐘） 、SMCLK（子時(shí)鐘） ，其中液晶的驅(qū)動(dòng)頻率 FCLK 來(lái)自 ACLK?？蛇x擇的 F(LCD)為1024Hz、512Hz、256Hz、128Hz，所以 F(LCD)=32K/128=256Hz，所以FRFQ0=FRFQ1=0。 在驅(qū)動(dòng)電路中，液晶可以等效為電容。 （1）靜態(tài)驅(qū)動(dòng)：使用一個(gè)引腳作為液晶公共端 COM0，而每一段段極需要另一個(gè)引腳驅(qū)動(dòng)。 硬件電路設(shè)計(jì)小結(jié)本章介紹的是稱(chēng)重系統(tǒng)的硬件電路，分別完成 MSP430 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源管理模塊設(shè)計(jì)、信號(hào)采集模塊電路設(shè)計(jì)、信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)、AD 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)和顯示電路設(shè)計(jì)。由于系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)顯示被測(cè)量的重量，所以在顯示完經(jīng)測(cè)量處理的數(shù)據(jù)信息后，程序?qū)⒆詣?dòng)跳回 AD 采樣環(huán)節(jié)繼續(xù)重復(fù)執(zhí)行。 char j。 i 10000。 i 500。 // ADC1 與 ADC2 編組,數(shù)據(jù)格式為有符號(hào) SD16CCTL2 |= SD16DF+SD16IE。 // ADC2 輸入選擇為外部輸入 ,1 倍放大 BTCTL = BTDIV+BT_fCLK2_DIV8。LCDM1。 // 清屏基于 MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)23 LCDCTL = LCDSG0_1 + LCD4MUX + LCDON。 P1DIR|=BIT0+BIT1+BIT2+BIT3+BIT4。 _EINT()。啟動(dòng) A / D 轉(zhuǎn)換采樣轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)果緩存及讀取A D 轉(zhuǎn)換值并處理數(shù)據(jù)結(jié)束是查詢(xún)中斷完成標(biāo)志否開(kāi)始圖 AD 模塊流程圖AD 采集與數(shù)據(jù)處理程序代碼：void ADC_Sample3(){ 基于 MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)24long int ADC_Sum0=0。i16。 //ADC0 采樣結(jié)果累加 } SD16CCTL2 amp。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定得導(dǎo)通或截止，這種方法，每一顯示位都需要一個(gè) 8 位的輸出口控制，占用的硬件較多，一般僅用于顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。void LCD_DisplayLongDecimal( long int Number, char DOT){ char Neg。LCDM1。 Neg=1。i++) //拆分?jǐn)?shù)字 { DispBuff[i]=Number%10。i) //消隱無(wú)效0 {基于 MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)25 if (DispBuff[i]==0) DispBuff[i]=SP。 // 無(wú)效的小數(shù)點(diǎn)不顯示 if(DOT1) DOT=255。 //查表 if (DOT==i) temp|=DOTSEG。//負(fù)號(hào) pLCD[i]=temp?；?MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)265 調(diào)試與總結(jié) 調(diào)試中遇到問(wèn)題及解決方案本設(shè)計(jì)在完成的過(guò)程中，第一個(gè)遇到的問(wèn)題就是在電源管理電路中LM7805 發(fā)熱，但是輸出的電壓還是正確的，這是因?yàn)樨?fù)載過(guò)大導(dǎo)致的，通過(guò)在 LM7805 的輸入口上串聯(lián)一個(gè)電阻，使 12V 的電壓降到 7~8V，解決了LM7805 的發(fā)熱問(wèn)題。使放大增益保持穩(wěn)定。本系統(tǒng)使用橋式應(yīng)變片傳感器測(cè)量重物并輸出電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路放大濾波后，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換將信息傳至單片機(jī)處理，同時(shí)將重量實(shí)時(shí)顯示。基于 MSP430 的稱(chēng)重系統(tǒng)27致謝大學(xué)四年的時(shí)光即將結(jié)束，在此我要向我的父母，親人，母校，老師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的感謝。在此我要感謝楊春杰老師，作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的知道老師，她在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給我提供了很多畢業(yè)設(shè)計(jì)所需要的資料，而且非常耐心的解答我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題。define Analog_On P2OUT|= BIT2define Analog_Off P2OUTamp。int Timer4=0。 // 向 ADC2 發(fā)出 開(kāi)始采樣命令 //由于 ADC0/1/2 已經(jīng)被編為一組，三個(gè) ADC 將同時(shí)收到出 開(kāi)始采樣命令 for(i=0。 ADC_Sum0+