称重仪毕业设计(4)

方案三：采用专用的仪表放大器。此类芯片内部采用经典的三运放改进设计。差模输入阻抗大，共模抑制比高，增益高，精度也非常好，外部接口简单，且放大器的增益通过改变一个外接电阻的阻值是可以改变的。基于以上分析，我们决定采用制作方便而且精度很好的专用仪表放大器AD620作为称重系统的电压放大器。

（3）AD 转换器

按设计要求：电子秤最大称重为500g，重量误差不能大于1%0，精度要求为0.1g。同样也有以下几种方案采用：

方案一：采用 8位逐次逼近式AD转换器ADC0809，在单片机外接AD转换器完成，模数转换的功能，但是由于称重系统的精度要求精度较高，ADC0809不能达到设计功能的要求，故不采用。

方案二：选用MSP430单片机内部的AD模数转换器，转换器为16位高速模数转换器，完全可以满足精度要求，而且SD16是单片机内部器件，稳定性好，故采用此方案。 2.2.3 数据显示模块方案设计

本设计只需要显示出所称实物的实际重量，如果采用LCD1602显示，成

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基于MSP430的称重系统

本较高，虽然可以显示更多信息，但是称重系统对此要求不高，所以不采用。而 LCD048 具有耗电省、成本低、亮度高、驱动简单、使用寿命长等优点，且在MSP430F425单片机中带有LCD048的硬件驱动，更易于使用单片机对其进行变成控制，所以选用LCD048显示。 2.2.4 电源管理模块方案设计

称重系统的供电系统需要多种电压，多种电压的需求就要求更加合理的电源系统设计。这里把电源设计成用220V的交流电经过变压器后输出的±12电压供驱动压力传感器使用，经整流滤波电路后， 通过电压转换芯片LM7805 转换为±5V电压供液晶LCD使用，再通过电压转换芯片LM1117转换得到±3.3V 电压，供MSP430F425单片机系统的其他芯片使用。多种电压的需求就要求更加合理的，电源系统设计。

2.3 设计方案总结

综上所述，称重系统以MSP430F425单片机作为控制器，压力检测传感器采用平行式称重传感器LAA-H1，信号放大采用精密仪表放大芯片AD620，采用低功耗LCD048显示屏。称重系统的设计量程为500g，分辨率为0.1g，可以实现精准测量。

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基于MSP430的称重系统

3 称重系统硬件设计

3.1 MSP430单片机最小系统设计

3.1.1 MSP430单片机介绍

MSP430系列单片机的迅速发展和应用范围的不断扩大，主要取决于以下的特点：

（1）处理能力强

MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址）、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125 ns。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。

（2）运算速度快

MSP430系列单片机能在8MHz晶体的驱动下，实现125ns的指令周期。 16 位的数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）。MSP430系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的备用状态时，用中断请求将它唤醒只用6μs。

（3）功耗低

MSP430单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。

（4）系统稳定

上电复位后，首先由DCOCLK启动CPU，以保证程序从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的起振及稳定时间。然后软件可设置适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频率。如果晶体振荡器在用做CPU时钟 MCLK时发生故障，DCO会自动启动，以保证系统正常工作；如果程序跑飞，可用看门狗将其复位。

（5）偏上外围模块丰富

MSP430系列单片机的各成员都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（WDT）、模拟比较器A、定时器A（Timer_A）、定时器B（Timer_B）、串口0、1（USART0、1）、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、I 2 C 总线直接数据存取（DMA）、端口O（P0）、端口1~6（P1~P6）、基本定时器（Basic Timer）等的一些外围模块的不同组合。其中，看门狗可以使程序失控时迅速

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基于MSP430的称重系统

复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出AD转换器； 16位定时器（Timer_A和Timer_B）具有捕获/比较功能，大量的捕获/比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、PWM等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用；具有较多的I/O 端口，最多达6*8条I/O口线；P0、P1、P2端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；12/14 位硬件AD转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达160段；实现两路的12位D/A 转换；硬件I 2 C串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度，而采用直接数据传输（DMA）模块。MSP430系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。

（6）开发环境方便高效

目前MSP430系列有OPT型、FLASH型和ROM型三种类型的器件，这些器件的开发手段不同。对于OPT型和ROM型的器件是使用仿真器开发成功之后在烧写或掩膜芯片；对于FLASH 型则有十分方便的开发调试环境，因为器件片内有JTAG调试接口，还有可电擦写的FLASH存储器，因此采用先下载程序到FLASH内，再在器件内通过软件控制程序的运行，由JTAG接口读取片内信息供设计者调试使用的方法进行开发。这种方式只需要一台PC机和一个JTAG调试器，而不需要仿真器和编程器。开发语言有汇编语言和C语言。 3.1.2 MSP430单片机接口电路设计

MSP430单片机最小系统电路包括：晶振电路，复位电路，JTAG仿真、调试接口电路。 a．晶振电路

每个单片机系统里都有晶振，全称是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。

晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。

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基于MSP430的称重系统

晶振电路如图3.1所示。

XINC130pFC230pFXTXOUT图3.1 晶振电路

b．复位电路

为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。 …… 此处隐藏：1347字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……