基于MSP430F4250的高精度電子天平設(shè)計(jì)

引言

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和微電腦技術(shù)的迅速發(fā)展，應(yīng)用到天平領(lǐng)域，出現(xiàn)了電子天平。從上世紀(jì)七十年代末期出現(xiàn)世界上第一臺(tái)電子天平起，短短三十幾年中，發(fā)展出了各種規(guī)格，門類齊全的系列電子天平，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的質(zhì)量計(jì)量。

我國(guó)電子天平的發(fā)展，緊隨國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家之后，于上世紀(jì)八十年代初期開始，現(xiàn)已形成規(guī)模化生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用到國(guó)內(nèi)各領(lǐng)域，同時(shí)也部分出口世界上許多國(guó)家。

電子天平具有數(shù)字顯示，直接讀數(shù)、快速稱量、重量輕、操作簡(jiǎn)便，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，并采用了微機(jī)技術(shù)使得智能化、多功能，可與打印機(jī)、計(jì)算機(jī)相聯(lián)機(jī)進(jìn)行在線測(cè)量，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等，使電子天平具有機(jī)械天平無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。

本設(shè)計(jì)的電子天平采用高性能單片微處理器控制，確保稱量結(jié)果的高精確度和高穩(wěn)定性。附有標(biāo)準(zhǔn)的rs-232接口輸出，可直接連接打印機(jī)、計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備，廣泛適用于工農(nóng)業(yè)，學(xué)校，科研等單位，作物質(zhì)質(zhì)量的快速測(cè)定。

硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由液晶顯示、鍵盤輸入、前置放大、mcu、報(bào)警輸出、isp下載、rs-232接口和電源等幾部分組成，如圖1所示。

本系統(tǒng)中采用的是ti公司最新發(fā)布的一款msp430系列單片機(jī)msp430f4250。該款單片機(jī)和以往的型號(hào)的最大區(qū)別就是內(nèi)部集成了16位s-d模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(圖2)。

內(nèi)部pga(可編程放大器)放大倍數(shù)設(shè)置不同，則系統(tǒng)的靈敏度也不同，但是放大倍數(shù)越大，信噪比越小。在本設(shè)計(jì)中選擇設(shè)置為放大倍數(shù)等于1，以達(dá)到最高的轉(zhuǎn)換精度。

為了進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性，減小溫度變化引起的轉(zhuǎn)換誤差。在實(shí)際應(yīng)用中，我們通過(guò)檢測(cè)內(nèi)部溫度傳感器來(lái)補(bǔ)償溫度漂移，取得了很好的效果。

lcd

本設(shè)計(jì)使用專用的電子天平液晶顯示模塊，相比通用型液晶顯示模塊顯示信息豐富而有針對(duì)性，而且由于功能簡(jiǎn)單、生產(chǎn)量大，同時(shí)具有價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。

專用型液晶顯示模塊采用了存儲(chǔ)單元和顯示單元一一對(duì)應(yīng)的顯示方式，對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，只要在相應(yīng)的存儲(chǔ)單元寫入“1”或“0”就會(huì)點(diǎn)亮或熄滅相應(yīng)的顯示單元，操作非常簡(jiǎn)單。液晶模塊和單片機(jī)的接口為串行方式，由一根數(shù)據(jù)線和讀寫信號(hào)線組成。由于msp430f4250沒(méi)有讀寫信號(hào)線，所以用i/o口來(lái)控制讀寫時(shí)序，同樣非常方便。

前置放大

前置放大電路使保證測(cè)量精度的關(guān)鍵部分，在本設(shè)計(jì)中采用了儀器放大器的基本電路，用兩個(gè)op07組成，如圖3所示。

軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)使用c語(yǔ)言編程，編譯調(diào)試工具使用iar的ew430 3.30a，高效地完成了本電子天平的程序設(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)

以內(nèi)部帶16位s-d模數(shù)轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)msp430f4250為核心組成的電子天平，省去了獨(dú)立的s-d模數(shù)轉(zhuǎn)換器，降低了產(chǎn)品的成本，同時(shí)又能夠達(dá)到足夠的精度。采用本設(shè)計(jì)的電子天平已經(jīng)投入正式生產(chǎn)，在當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)上，憑借良好的性能價(jià)格比，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。