畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于MSP430單片機(jī)的稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295242547 摘要 PAGEREF _Toc295242547 h I HYPERLINK l _Toc295242548 Abstract PAGEREF _Toc295242548 h II HYPERLINK l _Toc295242549 1 引言 PAGEREF _Toc295242549 h 1 HYPERLINK l _Toc295242550 課題研究背景及意義 PAGEREF _Toc295242550 h 1 HYPERLINK l _Toc295242551 研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc2

2、95242551 h 1 HYPERLINK l _Toc295242552 論文主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo) PAGEREF _Toc295242552 h 2 HYPERLINK l _Toc295242553 論文組織結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc295242553 h 2 HYPERLINK l _Toc295242554 2 稱重系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242554 h 4 HYPERLINK l _Toc295242555 稱重系統(tǒng)根本工作原理 PAGEREF _Toc295242555 h 4 HYPERLINK l _Toc295242556 稱重系統(tǒng)模塊方案設(shè)計(jì)

3、 PAGEREF _Toc295242556 h 4 HYPERLINK l _Toc295242557 主控制器模塊方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242557 h 4 HYPERLINK l _Toc295242558 數(shù)據(jù)采集模塊方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242558 h 4 HYPERLINK l _Toc295242559 2.2.3 數(shù)據(jù)顯示模塊方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242559 h 5 HYPERLINK l _Toc295242560 2.2.4 電源管理模塊方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242560 h 6 HYPERLINK

4、 l _Toc295242561 設(shè)計(jì)方案總結(jié) PAGEREF _Toc295242561 h 6 HYPERLINK l _Toc295242562 3 稱重系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242562 h 7 HYPERLINK l _Toc295242563 MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242563 h 7 HYPERLINK l _Toc295242564 MSP430單片機(jī)介紹 PAGEREF _Toc295242564 h 7 HYPERLINK l _Toc295242565 MSP430單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc2

5、95242565 h 8 HYPERLINK l _Toc295242569 電源管理模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242569 h 11 HYPERLINK l _Toc295242570 5V轉(zhuǎn)換電路 PAGEREF _Toc295242570 h 11 HYPERLINK l _Toc295242571 PAGEREF _Toc295242571 h 12 HYPERLINK l _Toc295242572 信號(hào)采集模塊電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242572 h 12 HYPERLINK l _Toc295242573 工作原理 PAGEREF _Toc29524

6、2573 h 12 HYPERLINK l _Toc295242576 信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242576 h 14 HYPERLINK l _Toc295242577 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242577 h 15 HYPERLINK l _Toc295242578 AD620工作原理 PAGEREF _Toc295242578 h 15 HYPERLINK l _Toc295242579 3.4.2 信號(hào)放大電路 PAGEREF _Toc295242579 h 16 HYPERLINK l _Toc295242580 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) PA

7、GEREF _Toc295242580 h 16 HYPERLINK l _Toc295242581 SD16概覽 PAGEREF _Toc295242581 h 16 HYPERLINK l _Toc295242582 轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242582 h 17 HYPERLINK l _Toc295242583 顯示電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242583 h 17 HYPERLINK l _Toc295242584 硬件電路設(shè)計(jì)小結(jié) PAGEREF _Toc295242584 h 19 HYPERLINK l _Toc295242585 4 稱重系

8、統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242585 h 20 HYPERLINK l _Toc295242586 主程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295242586 h 20 HYPERLINK l _Toc295242587 初始化程序模塊 PAGEREF _Toc295242587 h 21 HYPERLINK l _Toc295242588 AD采集與數(shù)據(jù)處理程序模塊 PAGEREF _Toc295242588 h 22 HYPERLINK l _Toc295242589 LCD顯示程序模塊 PAGEREF _Toc295242589 h 23 HYPERLINK l _Toc2

9、95242590 軟件設(shè)計(jì)小結(jié) PAGEREF _Toc295242590 h 24 HYPERLINK l _Toc295242591 5 調(diào)試與總結(jié) PAGEREF _Toc295242591 h 25 HYPERLINK l _Toc295242592 調(diào)試中遇到問(wèn)題及解決方案 PAGEREF _Toc295242592 h 25 HYPERLINK l _Toc295242593 結(jié)論 PAGEREF _Toc295242593 h 25 HYPERLINK l _Toc295242594 致謝 PAGEREF _Toc295242594 h 26 HYPERLINK l _Toc29

10、5242595 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc295242595 h 27 HYPERLINK l _Toc295242596 附錄 PAGEREF _Toc295242596 h 28 HYPERLINK l _Toc295242597 附錄 PAGEREF _Toc295242548 h II29摘要電子秤是日常生活中常用的電子衡器，智能電子秤測(cè)量準(zhǔn)確、快速，易于實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控，成為測(cè)量領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)是基于MSP430單片機(jī)的稱重系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)0500g重物的精確測(cè)量。系統(tǒng)硬件電路包括MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)、傳感器電路、信號(hào)調(diào)理電路、AD采集電路、LCD顯示電路、電源管理電路

11、等幾局部組成。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。系統(tǒng)軟件包括AD采樣，濾波和顯示程序。文章還詳細(xì)闡述了本次設(shè)計(jì)的調(diào)試過(guò)程以及在調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法。本設(shè)計(jì)完成稱重系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，經(jīng)調(diào)試，效果良好，具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：MSP430；稱重傳感器；LCD；AbstractElectronic scale is a electron weighing apparatus used in everyday life, intelligent electronic scales measurem

12、ent accuracy, fast, easy to real-time measuring and monitoring, become the mainstream of the fields products.This design is a weighing system based on MSP430 MCU, which can realize the 0 500g clog precision measurement. The system hardware circuit including MSP430 microcontroller smallest system, se

13、nsor circuit, signal regulate circuit, AD acquisition circuit, LCD display circuit, power management circuit to wait for a few parts. Systems use bridge type strain film sensor measuring weight and output voltage signal, after filtered signal disposal circuit, the amplification frequency-field hande

14、d to SCM processing information, and will weight real-time display. System software including AD sampling, filter and show program. The paper also explains in detail the design debugging process and in during the commissioning of the problems and solving methods. This design completed each function,

15、 weighing systems by commissioning, the effect is good, has certain practical value.Keywords：MSP430；weighing apparatus；LCD；1 引言 課題研究背景及意義 隨著時(shí)代科技的迅速開(kāi)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。常規(guī)的測(cè)試儀器儀表和控制裝置被更先進(jìn)的儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器在原理、功能、精度及自動(dòng)化水平等方面發(fā)生了巨大變化，并相應(yīng)的的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動(dòng)化程度顯著提高。通過(guò)分析近年來(lái)電

16、子衡器產(chǎn)品的開(kāi)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子衡器總的開(kāi)展趨勢(shì)是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向于速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的“智能化功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。電子秤是日常生活中常用的電子衡器，廣泛的應(yīng)用于超市，物流配送中心，大中型商場(chǎng)。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)械式稱量工具。相比傳統(tǒng)機(jī)械式稱量工具，電子秤具有裝機(jī)體積小，稱量精度高，應(yīng)用范圍廣，易于操作和使用等優(yōu)點(diǎn)，在工作原理，外形布局，結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的計(jì)量衡器。電子秤的設(shè)計(jì)首先是通過(guò)壓力傳感器采集被測(cè)物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。輸

17、出電壓信號(hào)通常很小，需要通過(guò)前端信號(hào)處理電路進(jìn)行準(zhǔn)確的線性放大。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)，顯示出稱量數(shù)值。作為重量測(cè)量的儀器，智能電子秤在各行各業(yè)開(kāi)始呈現(xiàn)其測(cè)量準(zhǔn)確，測(cè)量速度快，易于實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控的巨大優(yōu)點(diǎn)，并開(kāi)始逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械杠桿測(cè)量秤，成為測(cè)量領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。1.2 研究現(xiàn)狀20世紀(jì)前期，我國(guó)的衡器制造業(yè)主要以杠桿原理的機(jī)械式為主，20世紀(jì)后期，我國(guó)的衡器不斷開(kāi)展，由過(guò)去的全機(jī)械式進(jìn)入機(jī)電結(jié)合式，在幾十年的開(kāi)展和完善中，開(kāi)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國(guó)電子衡器的檢測(cè)試驗(yàn)手段和技術(shù)裝備根本到達(dá)國(guó)際90年代中期

18、的水平。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新開(kāi)展。電子秤重技術(shù)從靜態(tài)稱重技術(shù)向動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)開(kāi)展；計(jì)量方法從模擬量向數(shù)字量開(kāi)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量開(kāi)展，特別是對(duì)動(dòng)態(tài)稱重和快速稱重的研究與應(yīng)用。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)興旺國(guó)家還有較大差距。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(kāi)發(fā)能力缺乏、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。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。早期的電子秤多數(shù)通過(guò)模擬電路實(shí)現(xiàn)，隨著電子技術(shù)的不斷開(kāi)展數(shù)字芯片價(jià)格逐漸下降，模擬控制已逐步被數(shù)字控制所替代，電子秤的設(shè)計(jì)也大都以微處理器為核心，

19、使精度和可靠性都有了明顯提高。由于小型商用電子秤運(yùn)算不太復(fù)雜，所以用8位微處理器即可滿足要求。電子秤重系統(tǒng)必須將多只傳感器的輸出進(jìn)行計(jì)算，才能得到完整準(zhǔn)確的稱重結(jié)果。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)的開(kāi)展大幅度即降低了電子秤的本錢(qián)，又提高了可靠性和穩(wěn)定性。但是，模擬并聯(lián)計(jì)算也存在缺乏：如對(duì)傳感器的一致性要求較高、電子秤四角偏差調(diào)試復(fù)雜無(wú)法對(duì)單個(gè)傳感器進(jìn)行檢測(cè)等。目前，解決上述問(wèn)題的最好方法是采用數(shù)字計(jì)算或數(shù)?；旌嫌?jì)算。由于信號(hào)放大器本錢(qián)的不斷下降及AD轉(zhuǎn)換器性能的大幅度提高，數(shù)字計(jì)算無(wú)論在技術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)上都進(jìn)入了實(shí)用階段。電子秤向提高精度和降低本錢(qián)方向開(kāi)展的

20、趨勢(shì)，引起了對(duì)低本錢(qián)、高性能模擬信號(hào)處理器件需求的增加。目前大多數(shù)電子秤是以1:3,000或1:10,000的分辨率輸出最終稱重值的，這樣的系統(tǒng)一般使用12 bit至14 bit的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器就很容易滿足要求。然而，高精密檢測(cè)的電子秤如果要到達(dá)要求，那么ADC的精度需要接近于20 bit。 論文主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)學(xué)習(xí)MSP430系列MSP430XF425單片機(jī)的使用，結(jié)合IAR編譯器進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一種稱重系統(tǒng)用于測(cè)量量程在0500g物體的質(zhì)量。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)，使其到達(dá)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)。 預(yù)期目標(biāo)：正確的設(shè)計(jì)稱重系

21、統(tǒng)方案，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)要求的控制算法。設(shè)計(jì)完成一種具有響應(yīng)快、精確度高、穩(wěn)定性好的稱重系統(tǒng)。 論文組織結(jié)構(gòu)具體章節(jié)安排如下：第1章介紹了本課題的研究背景、研究意義與研究現(xiàn)狀，本論文的主要研究?jī)?nèi)容、所要解決的問(wèn)題及最終所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。第2章概述了本課題局部知識(shí)的理論根底，對(duì)橋式傳感器、模擬放大電路、液晶顯示進(jìn)行了介紹。重點(diǎn)學(xué)習(xí)了橋式傳感器與模擬放大電路相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)分析，選擇系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和各模塊的設(shè)計(jì)方案。第3章介紹了稱重系統(tǒng)模塊的硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行了說(shuō)明。第4章介紹了稱重系統(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)。第5章對(duì)完成

22、稱重系統(tǒng)的制作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試并總結(jié)。2 稱重系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 稱重系統(tǒng)根本工作原理稱重系統(tǒng)的主要工作原理是：將應(yīng)變片粘至金屬力臂上側(cè)，力臂上放置秤盤(pán)，重物放入秤盤(pán)時(shí)產(chǎn)生壓力，使應(yīng)變片發(fā)生形變從而產(chǎn)生電信號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大調(diào)理后傳至微控制器處理顯示。稱重系統(tǒng)主要包括：橋式應(yīng)變傳感器、放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、顯示電路和電源管理電路等局部，圖2.1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖2.2 稱重系統(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)。2.2.1 主控制器模塊方案設(shè)計(jì)方案一：選用51系列單片機(jī)作為稱重系統(tǒng)的主控制芯

23、片，51系列單片機(jī)是8位微處理器，使用簡(jiǎn)單，價(jià)格低，但是本稱重系統(tǒng)需要涉及到高速AD的數(shù)據(jù)處理，51系列單片機(jī)運(yùn)算速度達(dá)不到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，所以不采用本方案。方案二：根據(jù)稱重系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與主控制系統(tǒng)能完成的功能，選用MSP430F425單片機(jī)。MSP430F425單片機(jī)是一款16位單片機(jī)，運(yùn)算速度快，精度高，而且以MSP430F425單片機(jī)為主控制器的設(shè)計(jì)，可以更加容易使計(jì)算控制技術(shù)和測(cè)量技術(shù)結(jié)合在一起。故采用此方案。2.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊方案設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊分為 3 個(gè)局部：稱重傳感器、電壓放大器和 AD轉(zhuǎn)換器。 1稱重傳感器 稱重傳感器由以下方案可以選擇：方案一：采用四片貼片電阻，自

24、行搭建橋式電路。優(yōu)點(diǎn)是本錢(qián)低，但是由于貼片需要的精度不能保證，那么傳感器的測(cè)量精度和穩(wěn)定性也不能保證。故此方案不宜采用。方案二：選用平行式測(cè)重傳感器LAA-H1，為全橋式電路形式。通過(guò)輸出稱量重物時(shí)產(chǎn)生的壓差信號(hào)測(cè)量重物的大小。特點(diǎn)是精度高、回零快、滯后小。適合小量貴重物品的測(cè)量和要求精度高的稱量工具的制造。以上特點(diǎn)適用于本設(shè)計(jì)，故采用此方案。2電壓放大器電壓放大器的設(shè)計(jì)有以下幾種方案可以采用： 方案一：利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器。但是普通低溫漂運(yùn)算放大器所構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。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。所以，此方案不宜采

25、用。方案二：由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器。差動(dòng)放大器具有增益高，高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放做成一個(gè)差動(dòng)放大器。 實(shí)際測(cè)量，每一級(jí)運(yùn)放都會(huì)引入較大噪聲。對(duì)精度會(huì)有較大影響。 方案三：采用專用的儀表放大器。此類芯片內(nèi)部采用經(jīng)典的三運(yùn)放改良設(shè)計(jì)。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?；谝陨戏治?，我們決定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器AD620作為稱重系統(tǒng)的電壓放大器。3AD 轉(zhuǎn)換器按設(shè)計(jì)要求：電子秤最大稱重為500g，重量誤差不能大于1%0，精度要求為。同樣也有以下幾種方案采用：方

26、案一：采用 8位逐次逼近式 HYPERLINK :/baike.baidu /view/990260.htm t _blank AD轉(zhuǎn)換器ADC0809，在單片機(jī)外接AD轉(zhuǎn)換器完成，模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能，但是由于稱重系統(tǒng)的精度要求精度較高，ADC0809不能到達(dá)設(shè)計(jì)功能的要求，故不采用。 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，完全可以滿足精度要求，而且SD16是單片機(jī)內(nèi)部器件，穩(wěn)定性好，故采用此方案。2.2.3 數(shù)據(jù)顯示模塊方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)只需要顯示出所稱實(shí)物的實(shí)際重量，如果采用LCD1602顯示，本錢(qián)較高，雖然可以顯示更多信息，但是稱重系統(tǒng)對(duì)此要求不高，所

27、以不采用。而 LCD048 具有耗電省、本錢(qián)低、亮度高、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，且在MSP430F425單片機(jī)中帶有LCD048的硬件驅(qū)動(dòng)，更易于使用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行變成控制，所以選用LCD048顯示。2.2.4 電源管理模塊方案設(shè)計(jì)稱重系統(tǒng)的供電系統(tǒng)需要多種電壓，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12電壓供驅(qū)動(dòng)壓力傳感器使用，經(jīng)整流濾波電路后， 通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805 轉(zhuǎn)換為5V電壓供液晶LCD使用，再通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片LM1117轉(zhuǎn)換得到3.3V 電壓，供MSP430F425單片機(jī)系統(tǒng)的其他芯片使用。多種電壓的需求就要求更

28、加合理的，電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)方案總結(jié)綜上所述，稱重系統(tǒng)以MSP430F425單片機(jī)作為控制器，壓力檢測(cè)傳感器采用平行式稱重傳感器LAA-H1，信號(hào)放大采用精密儀表放大芯片AD620，采用低功耗LCD048顯示屏。稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)量程為500g，分辨率為，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量。3 稱重系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.1 MSP430單片機(jī)介紹MSP430系列單片機(jī)的迅速開(kāi)展和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，主要取決于以下的特點(diǎn)：1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

29、大量的模擬指令；大量的存放器以及片內(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；有較高的處理速度，在8MHz晶體驅(qū)動(dòng)下指令周期為125 ns。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。2運(yùn)算速度快MSP430系列單片機(jī)能在8MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)125ns的指令周期。 16 位的數(shù)據(jù)寬度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器能實(shí)現(xiàn)乘加相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的某些算法如FFT等。MSP430系列單片機(jī)的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便。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6s。3功耗低MSP430單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷杭办`

30、活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處。4系統(tǒng)穩(wěn)定上電復(fù)位后，首先由DCOCLK啟動(dòng)CPU，以保證程序從正確的位置開(kāi)始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時(shí)間。然后軟件可設(shè)置適當(dāng)?shù)拇娣牌鞯目刂莆粊?lái)確定最后的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。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。5偏上外圍模塊豐富MSP430系列單片機(jī)的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看門(mén)狗WDT、模擬比擬器A、定時(shí)器ATimer_A、定時(shí)器BTimer_B、串口0、1USART0、1、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、10位/12位ADC、I 2 C 總線直接數(shù)

31、據(jù)存取DMA、端口OP0、端口16P1P6、根本定時(shí)器Basic Timer等的一些外圍模塊的不同組合。其中，看門(mén)狗可以使程序失控時(shí)迅速?gòu)?fù)位；模擬比擬器進(jìn)行模擬電壓的比擬，配合定時(shí)器，可設(shè)計(jì)出AD轉(zhuǎn)換器； 16位定時(shí)器Timer_A和Timer_B具有捕獲/比擬功能，大量的捕獲/比擬存放器，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(wèn)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，最多達(dá)6*8條I/O口線；P0、P1、P2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；12/14 位硬件AD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)

32、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I 2 C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，而采用直接數(shù)據(jù)傳輸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。6開(kāi)發(fā)環(huán)境方便高效目前MSP430系列有OPT型、FLASH型和ROM型三種類型的器件，這些器件的開(kāi)發(fā)手段不同。對(duì)于OPT型和ROM型的器件是使用仿真器開(kāi)發(fā)成功之后在燒寫(xiě)或掩膜芯片；對(duì)于FLASH 型那么有十分方便的開(kāi)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(xiě)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(guò)軟件控制程

33、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(kāi)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(kāi)發(fā)語(yǔ)言有匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。 3.1.2 MSP430單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)電路包括：晶振電路，復(fù)位電路，JTAG仿真、調(diào)試接口電路。a晶振電路每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，全稱是叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)根底上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供

34、穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬(wàn)分之五十。高級(jí)的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器VCO。晶振的作用是為系統(tǒng)提供根本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各局部保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振電路如圖3.1所示。圖 晶振電路b復(fù)位電路為確保微機(jī)系統(tǒng)中 HYPERLINK :/baike.baidu /view/134362.htm t _blank 電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一局部，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V

35、5%，即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過(guò)4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開(kāi)始正常工作。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鈕復(fù)位，當(dāng)人為在復(fù)位輸入端RST上參加高電平。一般采用的方法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，那么Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。MSP430系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到

36、芯片內(nèi)的觸發(fā)器中。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，那么CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。如圖3.2所示為復(fù)位電路圖。圖3.2 復(fù)位電路cJTAG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 1149.1兼容，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試?，F(xiàn)在多數(shù)的高級(jí)器件都支持JTAG協(xié)議,如DSP、FPGA器件等。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。相關(guān)JTAG引腳的定義為：TCK為測(cè)試時(shí)鐘輸入；TDI為測(cè)試數(shù)據(jù)輸

37、入，數(shù)據(jù)通過(guò)TDI引腳輸入JTAG接口；TDO為測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過(guò)TDO引腳從JTAG接口輸出；TMS為測(cè)試模式選擇，TMS用來(lái)設(shè)置JTAG接口處于某種特定的測(cè)試模式；TRST為測(cè)試復(fù)位，輸入引腳，低電平有效。TI還定義了一種叫SBW-JTAG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，SBWTCK，SBWTDIO。實(shí)際使用時(shí)一般通過(guò)四條線連接，VCC，SBWTCK，SBTDIO，GND，這樣就可以很方便的實(shí)現(xiàn)連接，又不會(huì)占用大量引腳。JTAG編程方式是在線編程，傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中先對(duì)芯片進(jìn)行預(yù)編程現(xiàn)再裝到板上因此而改變，簡(jiǎn)化的流程為先固定器件到電路板上，再

38、用JTAG編程,從而大大加快工程進(jìn)度。JTAG接口可對(duì)PSD芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行編程。在硬件結(jié)構(gòu)上，JTAG 接口包括兩局部：JTAG 端口和控制器。與JTAG 接口兼容的器件可以是微處理器MPU、微控制器MCU、PLD、CPL、FPGA、ASIC 或其它符合IEEE1149.1 標(biāo)準(zhǔn)的芯片。IEEE1149.1 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定對(duì)應(yīng)于數(shù)字集成電路芯片的每個(gè)引腳都設(shè)有一個(gè)移位存放單元，稱為邊界掃描單元BSC。它將JTAG 電路與內(nèi)核邏輯電路聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)隔離內(nèi)核邏輯電路和芯片引腳。由集成電路的所有邊界掃描單元構(gòu)成邊界掃描存放器BSR。邊界掃描存放器電路僅在進(jìn)行JTAG 測(cè)試時(shí)有效，在集成電路正常工

39、作時(shí)無(wú)效，不影響集成電路的功能。接口電路圖。 JTAG接口電路圖如圖3.4所示為MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖。圖3.4 MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 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。如圖3.5 所示為12V轉(zhuǎn)5V轉(zhuǎn)換電路。 12V轉(zhuǎn)5V轉(zhuǎn)換電路 由于MSP430單片機(jī)使用3.3V電源供電，所以要將經(jīng)過(guò)LM7805 轉(zhuǎn)換得到的5V電壓，再經(jīng)LM1117將電壓轉(zhuǎn)換為3.3V。如圖3.6所示為圖。圖3.6 信號(hào)采集模塊電路設(shè)計(jì) 工作原理電阻應(yīng)變式稱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

40、下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他外表的電阻應(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)生變化增大或減小，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。由此可見(jiàn)，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重系統(tǒng)的主要局部。a電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。電阻應(yīng)變片的重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作，這種材料的泊松系數(shù)是。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為R： R = L/S 3-1 當(dāng)他的兩端受F力作用時(shí)

41、，將會(huì)伸長(zhǎng)，也就是說(shuō)產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長(zhǎng)L，其橫截面積那么縮小，即它的截面圓半徑減少r。此外，還可用實(shí)驗(yàn)證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)有所改變，記作。對(duì)式3-1求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，他的電阻值改變了多少。我們有： R = L/S + L/S SL/S2 3-2 用式3-1去除式3-2得到 R/R = / + L/L S/S 3-3 另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = r2，那么 s = 2r*r，所以 S/S = 2r/r 3-4 從材料力學(xué)我們知道 r/r = -L/L 3-5 其中，負(fù)號(hào)表示伸長(zhǎng)時(shí)，半徑方向是縮小的。是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式3-43-5代入3-3，有

42、R/R = / + L/L + 2L/L =1 + 2/L/L*L/L = K *L/L 3-6 其中： K = 1 + 2 +/L/L 3-7 式3-6說(shuō)明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率電阻相對(duì)變化和電阻絲伸長(zhǎng)率長(zhǎng)度相對(duì)變化之間的關(guān)系。 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1.73.6之間；其次K值是一個(gè)無(wú)因次量，即它沒(méi)有量綱。在材料力學(xué)中L/L稱作為應(yīng)變，記作，用它來(lái)表示彈性往往顯得太大，很不方便。常常把它的百萬(wàn)分之一作為單位，記作。這樣，式3-6常寫(xiě)作： R/R = K (3-8)b稱重傳感器工作原

43、理LAA-H1稱重傳感器的彈性體為例，介紹以下其中的應(yīng)力分布。彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個(gè)，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對(duì)外力產(chǎn)生反作用力，到達(dá)相對(duì)靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)區(qū)，使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比擬理想的完成應(yīng)變棗電信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)。設(shè)有一帶有肓孔的長(zhǎng)方體懸臂梁。肓孔底部中心是承受純剪應(yīng)力，但其上、下局部將會(huì)出現(xiàn)拉伸和壓縮應(yīng)力。主應(yīng)力方向一為拉神，一為壓縮，假設(shè)把應(yīng)變片貼在這里，那么應(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。下面列出肓孔底部中心點(diǎn)的應(yīng)變表達(dá)式，而不再推導(dǎo)。 =3Q1+/2Eb*BH2-h2+bh2/BH3-h

44、3+bh3 3-9 其中：Q-截面上的剪力；E-揚(yáng)氏模量：泊松系數(shù)；B、b、H、h為梁的幾何尺寸。需要說(shuō)明的是，上面分析的應(yīng)力狀態(tài)均是“局部情況，而應(yīng)變片實(shí)際感受的是“平均狀態(tài)。圖3.7所示為電阻式應(yīng)變片實(shí)物圖。圖3.7 電阻式應(yīng)變片實(shí)物圖3.3.2 信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)信號(hào)檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。因?yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比擬方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問(wèn)題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各個(gè)電阻相對(duì)稱，故各種干擾的影響容易相互抵銷減弱，所以稱重傳感器均

45、采用全橋式等臂電橋。 電阻式應(yīng)變片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) AD620工作原理AD620是一款單芯片儀表放大器，采用經(jīng)典的三運(yùn)放改良設(shè)計(jì)。通過(guò)調(diào)整片內(nèi)電阻的絕對(duì)值，用戶只需要一個(gè)電阻便可實(shí)現(xiàn)對(duì)增益的精確編程G=100時(shí)精度可達(dá)0.15%。單芯片結(jié)果和激光晶圓調(diào)整允許對(duì)電路元件進(jìn)行嚴(yán)格匹配與跟蹤，從而可確保此電路本身具有的高性能特性。如圖3.9為AD620原理圖。圖3.9 AD620原理圖輸入晶體管Q1和Q2提供一路高精度差分對(duì)雙極性輸入，同時(shí)由于采用SuperBeta處理，因此輸入偏置電流減小10倍。反應(yīng)環(huán)路Q1-A1-R1和Q2-A2-R2使輸入器件Q1和Q2的集電極電流保持恒定，從而可

46、將輸入電壓作用于外部增益設(shè)置電阻上。這樣就產(chǎn)生了從輸入至A1/A2輸出的差分增益，器計(jì)算公式如3-10。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。R值還可決定前置放大器級(jí)的跨導(dǎo)。當(dāng)減小R以獲得更大增益時(shí)，該跨導(dǎo)將漸進(jìn)增大到輸入晶體管的跨導(dǎo)。這會(huì)帶來(lái)三大好處：1開(kāi)環(huán)增益提升以提供更大的編程增益，從而減小與增益相關(guān)的誤差；2增益帶寬積由C1、C2和前置放大器跨導(dǎo)決定隨著編程增益提高而強(qiáng)大，從而優(yōu)化頻率響應(yīng)；3輸入電壓噪聲降至9Nv/Hz，它主要由輸入器件的集電極電流和基極電阻決定。，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。3-10 3-113.

47、4.2 信號(hào)放大電路AD620可以提供低功耗、低本錢(qián)和高精度的信號(hào)放大電路。在稱重系統(tǒng)中，絕對(duì)精度和漂移誤差是最重要的誤差來(lái)源。在含有智能處理器的教復(fù)雜系統(tǒng)中，自動(dòng)增益/自動(dòng)歸零周期將消除所有的絕對(duì)精度和漂移誤差，僅留下增益、非線性度和噪聲的分辨率誤差，因此完全可以獲得高精度。如圖3.10為AD620信號(hào)放大電路圖。圖3.10 AD620信號(hào)放大電路圖電壓放大電路中AD705起著電壓跟隨器的作用，電壓跟隨器起緩沖、隔離、提高帶載能力的作用。共集電路的輸入 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1410710.htm t _blank 高阻抗，輸出低阻抗的特性，使得它在電路

48、中可以起到阻抗匹配的作用，使得放大電路更好的工作。 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) SD16概覽在MSP430F425單片機(jī)中，集成了3個(gè)獨(dú)立的16位ADC，并且包含基準(zhǔn)源、可編程序增益放大器，適合各種高精度測(cè)量應(yīng)用。目前16位及以上的高分辨率ADC普遍采用了-調(diào)制技術(shù)，因此，此類ADC也被稱為-型ADC。MSP430的AD轉(zhuǎn)換器采用-原理，-的分辨率通常較高，-架構(gòu)的數(shù)字化程度達(dá)90%。每個(gè)ADC都有獨(dú)立的空盒子存放器組，并有8個(gè)差分輸入通道，通道05可以測(cè)量輸入電壓，通道7短路，通道6接到內(nèi)部溫度傳感器。對(duì)于MSP430F425單片機(jī)，實(shí)際上只有每個(gè)ADC的通道0對(duì)外引出。如圖3.11為SD16主控制器

49、，圖3.12為SD16通道結(jié)構(gòu)圖。圖3.11 SD16主控制器圖3.12 SD16通道結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)換接口電路設(shè)計(jì)如圖3.13 為AD轉(zhuǎn)換接口電路。圖3.13 AD轉(zhuǎn)換接口電路 顯示電路設(shè)計(jì)MSP430器件上的液晶顯示器的控制/驅(qū)動(dòng)將簡(jiǎn)化液晶顯示器的顯示。不同型號(hào)的液晶驅(qū)動(dòng)能力不同，我們采用 MSP430的F42X系列，有128段驅(qū)動(dòng)能力。本設(shè)計(jì)采用LCD048顯示數(shù)據(jù)。如圖3.14 LCD048電路圖。圖3.14 LCD048電路圖液晶的驅(qū)動(dòng)有4種方法：靜態(tài)，2MUX或1/2占空比，3MUX或1/3占空比， 4MUX或1/4占空比。對(duì)于不同系列、不同型號(hào)的液晶驅(qū)動(dòng)原理，控制方法都是一樣的，不同點(diǎn)

50、在于驅(qū)動(dòng)液晶段數(shù)不一樣，或可顯示信息的多少不一樣。我們采用4MUX，這種方式也最簡(jiǎn)單。其中需要注意以下兩點(diǎn)： 1液晶的偏壓。由于液晶驅(qū)動(dòng)使用交流電壓，所以必須根據(jù)液晶的工作模MSP430進(jìn)行偏壓設(shè)置，具體的操作是:STATIC模式下，R33開(kāi)路，R03-R23接地，2MUX模式下，分別在R33、R13以及R13、R03之間接上10K的電阻；3/4MUX模式下，分別在R33、R23之間，R23、R13以及R13、R03之間接上10K的電阻，這樣就能保證COM0-COM3出來(lái)供應(yīng)液晶塊的電壓符合要求。 2頻率的設(shè)置。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

51、的驅(qū)動(dòng)頻率FCLK來(lái)自ACLK。在XTIN和XTOUT之間接上振蕩頻率為32KHz的晶振，F(xiàn)clk可以根據(jù)需要選為1024Hz、512Hz、256Hz、128Hz等。由FRFQ0和FRFQ1的設(shè)置可以滿足不同液晶對(duì)頻率的要求，其中Flcd=2*MUXrate*Fframing。 例如：采用3MUX，F(xiàn)(framing)=100Hz-30Hz， 由F(LCD)=2*MUX(rate)*F(framing)=6*F(framing)， 可知F(LCD)=180Hz-600Hz?？蛇x擇的F(LCD)為1024Hz、512Hz、256Hz、128Hz，所以F(LCD)=32K/128=256Hz，所以

52、FRFQ0=1、FRFQ1=0。 在以上兩點(diǎn)做好的根底上，我們只要把要輸出的數(shù)字所對(duì)應(yīng)的代碼輸出到MSP430的顯存就可以顯示。實(shí)驗(yàn)中如液晶抖動(dòng)，可適當(dāng)提高液晶的驅(qū)動(dòng)頻率。如液晶亮度不夠，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整偏壓電阻的大小。 在驅(qū)動(dòng)電路中，液晶可以等效為電容。兩個(gè)電極分別為公共極與段極。公共極由COMn信號(hào)驅(qū)動(dòng)，段極由SEGn信號(hào)驅(qū)動(dòng)。由此可以得到4種驅(qū)動(dòng)方法。 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)。 22MUX驅(qū)動(dòng)：使用兩個(gè)引腳作為液晶公共端COM0、COM1每?jī)啥味螛O需要另一引腳驅(qū)動(dòng)。33MUX驅(qū)動(dòng)：使用三個(gè)引腳作為液晶公共端COM0、COM1、COM2，每

53、3段段極需要另一引腳驅(qū)動(dòng)。44MUX驅(qū)動(dòng)：使用4個(gè)引腳作為液晶公共端COM0、COM1、COM2，每4段段極需要另一引腳驅(qū)動(dòng)。 硬件電路設(shè)計(jì)小結(jié)本章介紹的是稱重系統(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)。硬件電路是本設(shè)計(jì)的根底，各個(gè)模塊的電路為稱重系統(tǒng)各個(gè)功能的完成提供了根底。4 稱重系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)模塊化思想：初始化程序模塊、AD采集與數(shù)據(jù)處理程序模塊、顯示程序模塊。 主程序設(shè)計(jì)根據(jù)稱重系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求，程序設(shè)計(jì)需要完成以下模塊設(shè)計(jì)，AD模塊，數(shù)據(jù)處理模塊、LCD模塊。由于系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)顯示被測(cè)量的重

54、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。主程序流程圖。圖 主程序流程圖 初始化程序模塊如圖4.2為初始化程序流程圖。圖4.2 初始化程序流程圖初始化程序代碼： void ini_main() int i; char j; WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / 關(guān)閉看門(mén)狗 FLL_CTL0 |= XCAP18PF; / 設(shè)置晶振負(fù)載電容18pF for (i = 0; i 10000; i+); / 略延遲，讓震蕩穩(wěn)定 SD16CTL = SD16REFON+SD16VMIDON+SD16SSEL0+SD16DIV_1; / 開(kāi)啟內(nèi)部1.

55、2V基準(zhǔn)源, 開(kāi)啟緩沖器，ADC時(shí)鐘選擇為SMCLK/2(524KHz) for (i = 0; i 500; i+); / 略延遲，讓基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定 SD16CCTL0 |= SD16DF+SD16GRP; / ADC0與ADC1編組,數(shù)據(jù)格式為有符號(hào) SD16CCTL1 |= SD16DF+SD16GRP; / ADC1與ADC2編組,數(shù)據(jù)格式為有符號(hào) SD16CCTL2 |= SD16DF+SD16IE; / 翻開(kāi)ADC2中斷,數(shù)據(jù)格式為有符號(hào) /ADC0/1/2已經(jīng)被編為同一組，對(duì)ADC2的操作將同時(shí)作用于ADC0與ADC1 SD16INCTL0 |= SD16INCH_0+SD16GA

56、IN_1; / ADC0輸入選擇為外部輸入,1倍放大 SD16INCTL1 |= SD16INCH_0+SD16GAIN_1; / ADC1輸入選擇為外部輸入,1倍放大 SD16INCTL2 |= SD16INCH_0+SD16GAIN_1; / ADC2輸入選擇為外部輸入,1倍放大 BTCTL = BTDIV+BT_fCLK2_DIV8; / 1/16s BT Int IE2 |= BTIE; / Enable Basic Timer interrupt; char *pLCD = (char *)&LCDM1; / 取LCDM1存放器(最低位)的地址 for (j = 0; j 8; j+

57、) / Clear LCD memory *pLCD+ = 0; / 清屏 LCDCTL = LCDSG0_1 + LCD4MUX + LCDON; / LCD模式:4mux LCD, segs0-15 BTCTL |= BT_fLCD_DIV64; / 設(shè)置 LCD 刷新率 P2DIR|=BIT2; P2DIR|=BIT0+BIT1+BIT3; P1DIR|=BIT0+BIT1+BIT2+BIT3+BIT4; /懸空不用的IO設(shè)為輸出，防止不確 P1OUT=0; /定電平造成IO口額外耗電。 P2OUT=0; _EINT(); /總中斷允許4.3 AD采集與數(shù)據(jù)處理程序模塊ADC模塊采用單通

58、道單次采樣轉(zhuǎn)換方式。當(dāng)ASC16SC觸發(fā)一次轉(zhuǎn)換時(shí)，下一次轉(zhuǎn)換就可以通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)置SD16SC為來(lái)啟動(dòng)，累加12次采樣結(jié)果，并去平均值，才每次采樣開(kāi)始前都會(huì)查詢中斷完成標(biāo)志，再根據(jù)結(jié)果判斷是否開(kāi)始轉(zhuǎn)換。如圖4.3所示為流程圖如下。圖4.3 AD模塊流程圖AD采集與數(shù)據(jù)處理程序代碼：void ADC_Sample3() long int ADC_Sum0=0; int i; SD16CCTL2 |= SD16SC; / 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;i16;i+) /采樣4次 while(ADC_Flag=0

59、) LPM0; /CPU休眠，等待被采樣結(jié)束喚醒 ADC_Flag=0; ADC_Sum0+=ADC_Result0; /ADC0采樣結(jié)果累加 SD16CCTL2 &= SD16SC; / 向ADC2發(fā)出停止采樣命令 /由于ADC0/1/2已經(jīng)被編為一組，三個(gè)ADC將同時(shí)收到出停止采樣命令 ADC_Result0=(ADC_Sum0/16 -852) / 10; 4.4 LCD顯示程序模塊LED顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。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。而動(dòng)態(tài)就是一

60、位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器，對(duì)每一位顯示器而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，利用人的視覺(jué)留感到達(dá)顯示的目的。為了顯示字符和數(shù)字，要為L(zhǎng)ED顯示器提供顯示段碼(或稱字形代碼),組成一個(gè)“8”字形的7段，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供LED顯示器的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。LCD顯示程序代碼：/在LCD上顯示一個(gè)帶有小數(shù)點(diǎn)的長(zhǎng)數(shù)據(jù)。void LCD_DisplayLongDecimal( long int Number, char DOT) char Neg; char i;unsigned char temp; char *pLCD = (char *)&LCDM1; char PolarLocat