基于msp430单片机的电子测重仪设计毕业论文(编辑修改稿)

基于msp430单片机的电子测重仪设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

取了一系列措施。 首先，考虑系统所接的外部模块比较多，需要的 I/O 口比较多，一般的 8 位单片机是不够用的所以考虑选择 8 位以上的单片机，再者 32 位的单片机功能又太过了，不仅 I/O 口比较多，而且好多集成的资源用不上都会浪费，所以考虑使用 16 位的单片机，而 16 位单片机中的 TI 公司 MSP430 系列的较为成熟，适用于在仪表仪器中使用，而且用在本系统中也正好合适，其次该控制器本身部分集成了 12 位的 A/D 转换器进行高精度转换，并可采用软件配置采样通道，确定采样序列，保存采样结果。 用于本系统中进行采样也比较合适，再次考虑控制器对功能性接口要求较高，而且存在较大数量的计算任务。 7 基于以上的考虑，选择了性价比比较高的 MSP430FW427 单片机。 图 21 MSP430FW427的图 MSP430FW427 的模数转换器 ADS1110 MSP430FW427内嵌模数转换器模块，其采样频率为每通道 200kb/s，可以对生物、机械等传感器给出的模拟量进行 AD转换。 内置的模数转换器又由带有采样和保持的 ADC内核、参考电压发生器、转换时钟的选择和控制电路、采样与转换时序控制电路 4部分组成。 采样系统中数模转换速度与转换时钟有密切关系 ,利用 msp430fw427单片机通用 IO口模拟 I2C总线扩展 16位 A/D转换器 ads1110完成数据采集工作，并把采集到的数据显示到显示缓冲区。 对于要求精确的转化，则需要稳定的转换时钟信号，因此使用由晶体产生的时钟信号。 为了得到正确可靠的 转换，模拟输入信号必须在采样期间保持稳定，在整个采样与转换期间，不允许有相邻的其他通道引脚有数字信号活跃，这样可减少对模拟信号转换的干扰，以得到正确的结果。 该程序可以测量的电压误差为 ,精度高。 8 MSP430FW427内置模数转换器有 4种转换模式：单通道单次转换、单通道多次转换、多通道单次转换、多通道多次转换。 图 22 ADS1110 压力传感器 压力传感器 的选择 压力传感器 又称荷重传感器，考虑到使用地点的重力加速度（ g）和空气浮力（ f）的影响后，通过把其中一种被测 量（质量）转换成另外一种被测量（输出）来测量质量的力传感器。 压力传感器由敏感元件、转换元件、后续处理部分组成，压力传感器一般应用应变片来实现压力的测量，应变片的制造原理是依据桥式电路，当在桥臂上的电阻满足这样的条件： R1R3=R2R4时电桥平衡，则输出的电压为零，当电阻由变化的时候，电桥不平衡，有一定的电压输出。 可分为单臂电桥、双臂电桥、全臂电桥，其输出的电压与电阻的变化量成近似的线性变化。 应变片是很薄的薄片，上表面镶嵌两个有电阻丝制成的电阻，同时下表面也有两个同样的电阻，在连接上形成桥式电路，当应变片上没 有压力是， 输 出的电压为零，当有压力作用时，上边的电阻变大，下面的电阻变小，电桥不平恒，而且是相同的电阻丝，其电阻的变化量相同，输出的电压与电阻的变化量成线性关系，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。 这样就可以测量出压力的大小。 本设计中称重范围定为 ， 测量精确到 ，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重 —。 9 3 系统硬件设计 电子测重仪系统的构成及工作原理 电子 测重仪 电路主要由传感器电路、调理电路 、显示电路、电源电路等组成。 系统原理方框图如 图 31 所示。 图 31 系统原理方框图 系统 工作原理： 当电子测重仪上放上重物时，压力传感器把模拟信号传送到处理器的 AD转换器，由 AD转换器转换成数字信号，然后由数码管显示出重物的重量，并显示在数码管上。 电子秤系统压力传感器电路 系统的压力传感器电路如图 32所示。 在图的电路中，传感器的正端接模数转换器 ADC12内部基准电压的正输入端Vref+，负端接模数转换 器 ADC12内部基准电压负端。 在本系统中，通过单片机提供激励电压。 由于采用这样的方法，在测量期间或在电子秤工作于待机状态的情况下，就可以不用为电桥提供激励电压，从而降低功耗。 传感器的电桥电阻为 1200欧， 电源电压为 3 .V，激励状态下耗电 mA。 将桥接传感器的输出信号连接至放大器 之后输入 AD转换通道。 显示电路 调理电路 MSP430FW427 压力传感器 电 源 10 图 32 压力传感器电路 电子秤系统的显示电路 LED显示电路如图 34所示。 本电路的作用是用来显示重量、单价及金额。 为了保证 LED的工作安全，电路中必须加上上拉电阻，上拉电阻电路如图 35所示，通过网络标号与 LED相连。 图 33 电子秤系统的显示电路 11 电子测重仪系统的电源电路 在单片机应用中需要稳定的电压信号，因此必须提供电源电路。 如图 36所示为电源电路。 它可以为整个系统提供 5V的电压。 图 34 电源电路 小结 本章在上一章的基础上，结合 电子测重仪 系统的基本功能介绍了它的工作流程、硬件组成和工作原理，设计了压力传感器的称重放大电路、 LED显示电路、键盘扫描电路和电源电路。 各电路根据需要连接 到 MSP430FW427单片机的接口上 ，就构成了一个功能强大的基于 MSP430的智能电子秤。 12 4 电子测重仪系统的软件设计 电子测重仪系统的顺利工作，需要合适的软件来协调系统的各个硬件组成部分，根据电子测重仪系统的工作需要来工作，从而达到特定的功能。 本章主要设计 电子测重仪 系统的各个硬件组成部分的程序流程图。 电子测重仪系统的程序总流程图 系统总程序流程图如图 41所示。 系统初始化之后，要顺次执行压力传感器程序、预处理程序、称重程序、 LED显示程序。 图 41 电子秤系统的程序总流程图 初始化程序流程图 初始化程序流程图如图 42所示。 进入初始化阶段， 电子测重仪 系统的各个部分依次初始化，即依次执行压力传感器初始化、 LED初始化初始化后返回。 开 始 初始化 压力传感器程序 LED 显示程序 称重程序 预处理程序 13 图 42 初始化程序流程图 压力传感器程序流程图 压力传感器程序流程图如图 43所示。 这个程序用来启动 ADC转换器，将转换的二进制结果换算成 BCD码，以便显示程序和计算程序可以随时调用。 图 43 压力传感器程序流程图 小结 本章首先设计了 电子测重仪 系统程序的总流程图，并在系统程序的总流程图的框架下有序地设计了初始化程序流程图、压力传感器程序流程图、预处理程序流程图、称重计价程序流程图、键盘程序流程图、 LED程序流程图，并就各个部分的主要功能作了进一步的介绍和说明。 开始 AD 转换，保存转换结果 将转换结果换算为BCD 码并存储 开始 返回 开 始 压力传感器初始化 LED 初始化 返 回 14 结论 电子测重仪 是一种在实际工作和生活中经常用到的电子测量器具。 本文主要介绍了数字电子秤的硬件电路结构及其中的原理。 所设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显 示 、置零、清除、去皮 功能。 电子秤的测量范围为，测量精度达到。 首先用传感器把重量转换成电压信号，再将电压信号放大输入 A/D转换，利用 A/D转换工具将模拟信号转化为数字信号，将得到的数字信号传送至单片机，通过程序对信号进行处理，实现称重功能，然后将重量与键盘输入单价相乘计算出总价，并将重量和价格用 LED显示出来。 随着电子秤系统相关技术的不断完善，数字化、智能化、小型化的电子秤必将为人们的生活带来极大的便利，电子秤的发展前景也必将更加广阔。 15 致谢 大学三年的时光悄然流逝了，但是却给我提供了良好的学习环境，在此期间让我学到了更多的知识，而我所学到的能使我终身受益。 在这开心和艰辛的时光里体验到了更多的生活和社会，让自己学会了成长，首先要感谢我的母校，因为我们都在这里成长，每一刻都很宝贵。 在整个毕业设计的过程中，我多次麻烦到了我的指导老师余红娟老师。