MSP430智能電子稱論文說課講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。MSP430智能電子稱論文大連理工大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)院：電子與自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化學(xué)生：滿德鵬指導(dǎo)教師：張明君、金建設(shè)完成日期：2011年5月26日大連理工大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于MSP430的智能電子秤設(shè)計(jì)總計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）47頁(yè)表格6個(gè)插圖25幅摘要目前，電子計(jì)價(jià)秤的使用非常普及，逐漸會(huì)取代傳統(tǒng)的桿秤。由壓力傳感器制作的電子秤已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè),特別是微處理機(jī)的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的不斷提高，壓力傳感器已成為過程控制中的一種必需的裝置。本設(shè)計(jì)給出了

2、以MSP430混和信號(hào)單片機(jī)為核心的低功耗電子秤的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)包括壓力傳感器，差模信號(hào)放大器，A/D轉(zhuǎn)換模塊，LED數(shù)碼管顯示模塊。壓力傳感器將所稱物體的重量轉(zhuǎn)換為電壓變化量，儀表運(yùn)放和高精度運(yùn)放分別完成電橋電壓的雙端到單端換和后級(jí)放大，A/D轉(zhuǎn)換器將放大后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送給MSP430單片機(jī)，經(jīng)過考入單片機(jī)中的軟件程序控制計(jì)算后通過數(shù)碼管顯示。使得該系統(tǒng)經(jīng)過采集當(dāng)前壓力，根據(jù)輸入單價(jià)，準(zhǔn)確計(jì)算出物品的金額，同時(shí)把重量、金額顯示到LED數(shù)碼管上。關(guān)鍵詞：電子稱；壓力傳感器；運(yùn)算放大器；MSP430單片機(jī)；低功耗AbstractNowadays，electronicscaleisve

3、rypopularanditwillreplacethetraditionalsteelyardgradually.Theelectronicssteelyardmadebythepressuretransducerhasbeenappliedtoallprofessions,especiallytheemergenceofthemicroprocessor.Andwiththeincreasingoftheautomationofindustryproduction,thepressuretransducerbecomesakindofessentialdeviceintheprocessc

4、ontrol.ThisdesigngivesthemixedsignalsinMSP430microcontrollerasthecoreofthelowpowerelectronicscaledesign.Thesystemincludespressuresensor,thedifferential-modesignalamplifiers,A/Dconversionmodule,LEDdigitaltubedisplaymodule.Pressuresensorreferredtotheweightoftheobjectwillbeconvertedtovoltagevariation,i

5、nstrumentop-ampandhighprecisionop-ampcompletedbridgevoltagerespectivelythesingleendedindoubleandtheamplifier,A/DconverterwillamplificationvoltagesignalsareconvertedtodigitalquantitysendMSP430microcontroller,afterthesoftwareprogramcontrolenteredmicrocontrollercalculationthroughdigitalpipedisplay.Make

6、thesystemaftercollectingthecurrentpressure,accordingtotheinputunitprice,calculatetheamountofgoods,simultaneouslytheamountofweight,LEDdigitaldisplaytotube.Keywords:Electronicsays;Pressuresensors;Operationalamplifier;MSP430microcontroller;Lowpowerconsumption目錄摘要IAbstractIITOCo1-3hzuHYPERLINKl_Toc28932

7、6949第一章緒論P(yáng)AGEREF_Toc289326949h3HYPERLINKl_Toc2893269501.1電子秤設(shè)計(jì)背景PAGEREF_Toc289326950h3HYPERLINKl_Toc2893269511.2稱重技術(shù)和衡器的發(fā)展PAGEREF_Toc289326951h3HYPERLINKl_Toc2893269521.3電子秤的發(fā)展現(xiàn)狀PAGEREF_Toc289326952h3HYPERLINKl_Toc2893269531.4電子秤的發(fā)展趨勢(shì)PAGEREF_Toc289326953h4HYPERLINKl_Toc2893269541.5現(xiàn)有電子秤的不足PAGEREF_To

8、c289326954h6HYPERLINKl_Toc289326955第二章芯片介紹PAGEREF_Toc289326955h8HYPERLINKl_Toc2893269562.1單片機(jī)的發(fā)展PAGEREF_Toc289326956h8HYPERLINKl_Toc2893269572.2MSP430F149芯片PAGEREF_Toc289326957h92.2.1MSP430F149的引腳72.2.2MSP430F149的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC121111HYPERLINKl_Toc2893269602.3壓力傳感器PAGEREF_Toc289326960h182.3.1壓力傳感器的選擇112.3.

9、2放大電路12HYPERLINKl_Toc2893269632.4LED數(shù)碼管PAGEREF_Toc289326963h212.4.1數(shù)碼管的分類132.4.2數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式14HYPERLINKl_Toc2893269662.5鍵盤PAGEREF_Toc289326966h22HYPERLINKl_Toc2893269672.6相關(guān)軟件PAGEREF_Toc289326967h232.6.1Protel99SE152.6.2C語(yǔ)言17HYPERLINKl_Toc2893269702.7小結(jié)PAGEREF_Toc289326970h26HYPERLINKl_Toc289326971第三章系統(tǒng)

10、硬件設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc289326971h27HYPERLINKl_Toc2893269723.1電子秤系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理PAGEREF_Toc289326972h27HYPERLINKl_Toc2893269733.2電子秤系統(tǒng)壓力傳感器電路PAGEREF_Toc289326973h27HYPERLINKl_Toc2893269743.3電子秤系統(tǒng)的鍵盤電路PAGEREF_Toc289326974h28HYPERLINKl_Toc2893269753.4電子秤系統(tǒng)的顯示電路PAGEREF_Toc289326975h30HYPERLINKl_Toc2893269763.5電子秤系統(tǒng)的

11、電源電路PAGEREF_Toc289326976h31HYPERLINKl_Toc2893269773.6小結(jié)PAGEREF_Toc289326977h32HYPERLINKl_Toc289326978第四章電子秤系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc289326978h33HYPERLINKl_Toc2893269794.1電子秤系統(tǒng)的程序總流程圖PAGEREF_Toc289326979h33HYPERLINKl_Toc2893269804.2初始化程序流程圖PAGEREF_Toc289326980h34HYPERLINKl_Toc2893269814.3壓力傳感器程序流程圖PAGEREF_T

12、oc289326981h34HYPERLINKl_Toc2893269824.4預(yù)處理程序流程圖PAGEREF_Toc289326982h35HYPERLINKl_Toc2893269834.5稱重計(jì)價(jià)程序流程圖PAGEREF_Toc289326983h36HYPERLINKl_Toc2893269844.6鍵盤程序流程圖PAGEREF_Toc289326984h374.6.1鍵盤分析程序24HYPERLINKl_Toc2893269864.7數(shù)碼管顯示流程圖PAGEREF_Toc289326986h40HYPERLINKl_Toc2893269874.8小結(jié)PAGEREF_Toc289326

13、987h40HYPERLINKl_Toc289326988結(jié)論P(yáng)AGEREF_Toc289326988h41HYPERLINKl_Toc289326989致謝PAGEREF_Toc289326989h42HYPERLINKl_Toc289326990參考文獻(xiàn)PAGEREF_Toc289326990h43HYPERLINKl_Toc289326991附錄一PAGEREF_Toc289326991h錯(cuò)誤！未定義書簽。HYPERLINKl_Toc289326992附錄二PAGEREF_Toc289326992h46第一章緒論1.1電子秤設(shè)計(jì)背景目前，臺(tái)式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍，但存在較大

14、的局限性：體積大、成本高、需要工頻交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約。現(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤，居民用戶使用的基本是桿秤。彈簧盤秤制造工藝要求較高，彈簧的疲勞問題無法徹底解決，一旦超過彈簧彈性限度，彈簧秤就會(huì)產(chǎn)生很大誤差，以至損壞，影響到稱重的準(zhǔn)確性和可靠性，只是一種暫時(shí)的代用品，也被列入逐漸取消的行列。多年來，人們一直期待測(cè)量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉的電子秤投放市場(chǎng)。基于電子秤的現(xiàn)狀，本課題擬研究一種用MSP430單片機(jī)控制的高精度智能電子秤設(shè)計(jì)方案。這種高精度智能電子秤體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便，集質(zhì)量稱量功能與價(jià)格計(jì)算功能于一體，能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用

15、需求。1.2稱重技術(shù)和衡器的發(fā)展電子衡器一般是指裝有電子裝置的HYPERLINK/hengqi/index.html衡器。因其種類繁多，且涉及到貿(mào)易結(jié)算和保護(hù)廣大消費(fèi)者的利益，所以為世界各國(guó)政府普遍關(guān)注和重視，并被確定為國(guó)家強(qiáng)制管理的法制計(jì)量器具。電子衡器是自動(dòng)化稱重控制和貿(mào)易計(jì)量的重要手段，對(duì)加強(qiáng)企業(yè)管理、嚴(yán)格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運(yùn)輸、港口計(jì)量和科學(xué)研究都起到了重要作用。電子衡器具有反應(yīng)速度快，測(cè)量范圍廣、應(yīng)用面廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用操作方便、信號(hào)遠(yuǎn)傳、便于計(jì)算機(jī)控制等特點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于我國(guó)煤炭、石油、化工、電力、輕工、冶金、礦山、交通運(yùn)輸、港口、建筑、機(jī)械制造和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。1.3電子秤的發(fā)

16、展現(xiàn)狀50年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過40多年的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國(guó)電子衡器的技術(shù)裝備和檢測(cè)試驗(yàn)手段基本達(dá)到國(guó)際90年代中期的水平。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展；計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展。但就總體而言，我國(guó)電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距，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、開發(fā)能力不足、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。

17、1.4電子秤的發(fā)展趨勢(shì)通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子秤總的發(fā)展方向是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、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。1）集成化對(duì)于某些品種和結(jié)構(gòu)的電子衡器，例如小型電子平臺(tái)秤、專用秤、便攜式靜動(dòng)態(tài)電子輪軸秤、靜動(dòng)態(tài)電子軌道衡等，都可以實(shí)現(xiàn)秤體與稱重傳感器，鋼軌與稱重傳感器，軌道衡秤體與鐵路線路一體化。如秤體與稱重傳感器一體化的便攜式靜動(dòng)態(tài)電子輪軸秤，多用硬鋁合金厚板制成。其結(jié)構(gòu)原理是經(jīng)過固溶熱處理強(qiáng)化的鋁合金板，或通過在4個(gè)角上鉆孔

18、和銑槽分別形成4個(gè)懸臂梁型稱重傳感器；或在鋁合金板的底面銑出多個(gè)對(duì)稱的盲孔和盲槽形成整體剪切梁型稱重傳感器。這就使得秤體與稱重傳感器合二為一，即鋁合金板既是秤體臺(tái)面又是一個(gè)大板式稱重傳感器。以后者結(jié)構(gòu)的10t便攜式動(dòng)態(tài)電子輪軸秤為例，其尺寸為720mm550mm32mm，重量約為23kg。2）智能化電子衡器的HYPERLINK/2008/1215/wNMDAwMDAwMDAwNg.htmlt_blank稱重顯示控制器與電子計(jì)算機(jī)組合，利用電子計(jì)算機(jī)的智能來增加稱重顯示控制器的功能。使電子衡器在原有功能的基礎(chǔ)上，增加推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能，這就是當(dāng)今市場(chǎng)上采用微機(jī)化稱重顯示控制

19、器的電子衡器與采用智能化稱重顯示控制器的電子衡器的根本區(qū)別。3）綜合性電子稱重技術(shù)的發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強(qiáng)基礎(chǔ)研究并擴(kuò)大應(yīng)用，擴(kuò)展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透，綜合各種技術(shù)去解決稱重計(jì)量、自動(dòng)控制、信息處理等問題。例如在流量計(jì)量專業(yè)，如果按照傳統(tǒng)的理論和方法建造一套標(biāo)準(zhǔn)大流量測(cè)量系統(tǒng)，價(jià)格相當(dāng)昂貴。如果采用稱重法即質(zhì)量流量法，只要將重量和時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確，大流量的測(cè)量問題就迎刃而解了。對(duì)某些商用電子計(jì)價(jià)秤而言，只具備稱重、計(jì)價(jià)、顯示、打印功能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，現(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求它能提供各種銷售信息，把稱重與管理自動(dòng)化緊密結(jié)合，使稱重、計(jì)價(jià)、進(jìn)庫(kù)、銷售管理一體化，實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化。這就要求電子計(jì)價(jià)秤能與

20、電子計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，把稱重系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)。4）組合性在工業(yè)稱重計(jì)量過程或工藝流程中，不少稱重計(jì)量系統(tǒng)還要求具有可組合性，即測(cè)量范圍等可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調(diào)整，硬件功能向軟件方向發(fā)展；軟件能按一定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語(yǔ)言和條形碼，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信。5）小型化體積小、高度低、重量輕，即小、薄、輕。近幾年新研制的電子平臺(tái)秤結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了小薄輕的發(fā)展方向。對(duì)于低容量的電子平臺(tái)秤和電子輪軸秤，可采用將薄型或超薄型的圓形稱重傳感器，直接嵌入鋼板或鋁板底面與稱重傳感器外徑相同的盲孔內(nèi)，形成低外形的

21、秤體結(jié)構(gòu)，稱重傳感器的數(shù)量和位置由秤的額定載荷和力學(xué)要求計(jì)算決定。鋼板或鋁板就是秤體的臺(tái)面，稱重傳感器既是傳感元件，又是承力支點(diǎn)，極大地減化了秤體結(jié)構(gòu)，減少了活動(dòng)連接環(huán)節(jié)，不但降低了成本，而且提高了穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)中等或較大容量的電子平臺(tái)秤、電子地上衡，已經(jīng)出現(xiàn)了采用方形或長(zhǎng)方形閉合截面的薄壁型鋼，并聯(lián)排隊(duì)列焊接成一個(gè)整體的竹排式結(jié)構(gòu)的秤體，4個(gè)稱重傳感器分別安裝在最外邊兩根薄壁型鋼兩端的切口內(nèi)，安裝在稱重傳感器承力點(diǎn)上的固定支承就是秤體的承力支點(diǎn)，既減化了承力傳力機(jī)構(gòu)，又節(jié)省了秤體高度，這是一種很有發(fā)展前途的秤體結(jié)構(gòu)。對(duì)于大型電子平臺(tái)秤，可利用有限單元法進(jìn)行等強(qiáng)度和剛度計(jì)算，采用抗彎剛度大

22、的型材和輕型波紋夾心鋼板等。6）模塊化對(duì)于大型或超大型的承載器結(jié)構(gòu)，如大型靜動(dòng)態(tài)電子汽車衡等，已開始采用幾種長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的模塊，經(jīng)過分體組合，而產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。以（5、6、7）m長(zhǎng)的同寬度3種標(biāo)準(zhǔn)模塊為例，由單塊、二塊、三塊到四塊分體組合，可以組合成長(zhǎng)度為（528）m的22種規(guī)格的分體式秤體結(jié)構(gòu)。當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)各行業(yè)用戶的需要，選擇其中10余種常用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格即可。這種模塊化的分體式秤體結(jié)構(gòu)，不僅提高了產(chǎn)品的通用性、互換性和可靠性，而且也大大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)還降低了成本，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。1.5現(xiàn)有電子秤的不足我國(guó)電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還

23、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、開發(fā)能力不足、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。我國(guó)的電子衡器要打入國(guó)際市場(chǎng)。參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。就必須執(zhí)行國(guó)際法制計(jì)量組織制定的國(guó)際建議并要有國(guó)際水平的技術(shù)與裝備、有國(guó)際水平的質(zhì)量。這就要求企業(yè)以技術(shù)為先導(dǎo)、以質(zhì)量為中心、以管理為基礎(chǔ)，努力提高制造技術(shù)與制造工藝水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。增強(qiáng)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。面對(duì)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距和我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的大好形勢(shì)，我們HYPERLINK/2009/0227/news_2MMDAwMDAwMDA2MA.htmlt_blank衡器行業(yè)發(fā)展應(yīng)該是明確的，就是要從觀念上、技術(shù)

24、上和管理上迅速趕上，瞄準(zhǔn)先進(jìn)、與時(shí)俱進(jìn)、迎接挑戰(zhàn)、開拓創(chuàng)新、以提高制造技術(shù)與制造工藝水平為突破口，主要解決電子衡器中的工程化產(chǎn)品的定型設(shè)計(jì)。生產(chǎn)工藝，質(zhì)量保證，可靠性考核等規(guī)模生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)與工藝，提高批量生產(chǎn)能力，使我國(guó)的民族衡器工業(yè)走上健康持續(xù)發(fā)展的軌道。第二章芯片介紹2.1單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。還有它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、而且它低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品，因此為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利的條件。單片機(jī)內(nèi)部也

25、用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過10元即可用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有

26、些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó)50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性!目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都

27、離不開單片機(jī)。更高級(jí)的還有自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械等等。綜合所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了，因此單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用是十分重要的。2.2MSP430F149芯片MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器(TI)推出的一款16位超低功耗的混合信號(hào)處理器，其在我國(guó)推出的時(shí)間也已經(jīng)很久了，它以低功耗著稱，并且將許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上，因此一經(jīng)推出便在我國(guó)得到迅速推廣。針對(duì)目

28、前普遍使用的51系列單片機(jī)局限性，為了很好地滿足控制器的準(zhǔn)確性、精確性的要求，采取了一系列措施。首先，考慮系統(tǒng)所接的外部模塊比較多，需要的I/O口比較多，一般的8位單片機(jī)是不夠用的所以考慮選擇8位以上的單片機(jī)，再者32位的單片機(jī)功能又太過了，不僅I/O口比較多，而且好多集成的資源用不上都會(huì)浪費(fèi)，所以考慮使用16位的單片機(jī)，而16位單片機(jī)中的TI公司MSP430系列的較為成熟，適用于在儀表儀器中使用，而且用在本系統(tǒng)中也正好合適，其次該控制器本身部分集成了12位的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行高精度轉(zhuǎn)換，并可采用軟件配置采樣通道，確定采樣序列，保存采樣結(jié)果。用于本系統(tǒng)中進(jìn)行采樣也比較合適，再次考慮控制器對(duì)功能性

29、接口要求較高，而且存在較大數(shù)量的計(jì)算任務(wù)?；谝陨系目紤]，選擇了性價(jià)比比較高的MSP430F149單片機(jī)。2.2.1MSP430F149的引腳MSP430F149的引腳圖如圖2-1所示，引腳功能如表2-1所示。圖2-1MSP430F149的引腳圖表2-1MSP430F149的引腳功能引腳I/O說明名稱序號(hào)P1.0/TACLK12I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，TACLK時(shí)鐘信號(hào)輸入P1.1/TA013I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，捕獲：CCI0A輸入，比較：OUT0輸出P1.2/TA114I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，捕獲：CCI1A輸入，比較：OUT1輸出P

30、1.3/TA215I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，捕獲：CCI2A輸入，比較：OUT2輸出P1.4/SMCLK16I/O通用數(shù)字I/O引腳/SMCLK信號(hào)輸出P1.5/TA017I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，比較：OUT0輸出P1.6/TA118I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，比較：OUT1輸出P1.7/TA219I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，比較：OUT2輸出P2.0/ACLK20I/O通用數(shù)字I/O引腳/ACLK輸出端P2.1/TAINCLK21I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，INCLK時(shí)鐘信號(hào)P2.2/CAOUT/TA022I/O通用

31、數(shù)字I/O引腳/Timer-A，捕獲：CCI0B輸入，比較：OUT0輸出P2.3/CA0/TA123I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，捕獲：CCI1B輸入，比較：OUT1輸出P2.4/CA1/TA224I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，比較：OUT2輸出P2.5/Rosc25I/O通用數(shù)字I/O引腳/外接一電阻用以決定DCO頻率P2.6/ADC12CLK26I/O通用數(shù)字I/O引腳/12位A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘P2.7/TA027I/O通用數(shù)字I/O引腳/Timer-A，比較：OUT0輸出P3.0/SET028I/O通用數(shù)字I/O引腳/從機(jī)傳輸使能USART0/SPI模式P3.

32、1/SIMO029I/O通用數(shù)字I/O引腳/USART0/SPI模式的從輸入或主輸出P3.2/SOMI030I/O通用數(shù)字I/O引腳/USART0/SPI模式的從輸出或主輸入P3.3/UCLK031I/O通用數(shù)字I/O引腳/外部時(shí)鐘輸入U(xiǎn)SART0/UART或SPI模式，時(shí)鐘輸出USART0/SPI模式P3.4/UTXD032I/O通用數(shù)字I/O引腳/發(fā)送數(shù)據(jù)輸出USART0/UART模式P3.5/URXD033I/O通用數(shù)字I/O引腳/接受數(shù)據(jù)輸入U(xiǎn)SART0/UART模式P3.6/UTXD134I/O通用數(shù)字I/O引腳/發(fā)送數(shù)據(jù)輸出USART1/UART模式P3.7/URXD135I/O通

33、用數(shù)字I/O引腳/接受數(shù)據(jù)輸入U(xiǎn)SART1/UART模式P4.0/TB036I/O通用數(shù)字I/O引腳/捕獲I/P或PWM輸出口定時(shí)器B-7CCR0P4.1/TB137I/O通用數(shù)字I/O引腳/捕獲I/P或PWM輸出口定時(shí)器B-7CCR1P4.2/TB238I/O通用數(shù)字I/O引腳/捕獲I/P或PWM輸出口定時(shí)器B-7CCR2P4.3/TB339I/O通用數(shù)字I/O引腳/捕獲I/P或PWM輸出口定時(shí)器B-7CCR3P4.4/TB440I/O通用數(shù)字I/O引腳/捕獲I/P或PWM輸出口定時(shí)器B-7CCR4P4.5/TB541I/O通用數(shù)字I/O引腳/捕獲I/P或PWM輸出口定時(shí)器B-7CCR5P4

34、.6/TB642I/O通用數(shù)字I/O引腳/捕獲I/P或PWM輸出口定時(shí)器B-7CCR6P4.7/TBCLK43I/O通用數(shù)字I/O引腳/定時(shí)器B-3的輸入時(shí)鐘TBCLKP5.0/STE144I/O通用數(shù)字I/O引腳/從機(jī)發(fā)送使能USART1/SPI模式P5.1/SIMO145I/O通用數(shù)字I/O引腳/USART1的從輸入、主輸出或SPI方式P5.2/SOMI146I/O通用數(shù)字I/O引腳/USART1的從輸出、主輸入或SPI方式P5.3/UCLK47I/O通用數(shù)字I/O引腳/外部時(shí)鐘輸入U(xiǎn)SART1/UART或SPI模式，時(shí)鐘輸出USART1/SPI模式P5.4/MCLK48I/O通用數(shù)字I/

35、O引腳/主系統(tǒng)時(shí)鐘MCLK輸出P5.5/SMCLK49通用數(shù)字I/O引腳/子系統(tǒng)時(shí)鐘SMCLK輸出P5.6/ACLK50I/O通用數(shù)字I/O引腳/輔助時(shí)鐘ACLK輸出P5.7/TBPUTTH51I/O通用數(shù)字I/O引腳/切換所有的PWM數(shù)字輸出口為高阻抗定時(shí)器B-3TB0TB2P6.0/A059I/O通用數(shù)字I/O引腳/12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道0P6.1/A160I/O通用數(shù)字I/O引腳/12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道1P6.2A261I/O通用數(shù)字I/O引腳/12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道2P6.3/A32I/O通用數(shù)字I/O引腳/12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道3P6.4/A43I/O

36、通用數(shù)字I/O引腳/12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道4P6.5/A54I/O通用數(shù)字I/O引腳/12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道5P6.6/A65I/O通用數(shù)字I/O引腳/12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道6P6.7/A76I/O通用數(shù)字I/O引腳/12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道7RST/NMI58I復(fù)位輸入、不可屏蔽中斷輸入口，或自動(dòng)加載程序啟動(dòng)（FLASH版本器件有此功能）TCK57I測(cè)試時(shí)鐘，TCK是用于器件測(cè)試與自動(dòng)加載程序啟動(dòng)的始終輸入接口（FLASH版本器件有此功能）TMS56I測(cè)試方式選擇，器件編程與測(cè)試的輸入口TDI55I測(cè)試數(shù)據(jù)輸入口，期間的保護(hù)熔絲被連接到TDITDO/TDI54I

37、/O測(cè)試數(shù)據(jù)輸出口、編程數(shù)據(jù)輸出口Veref+10I/P送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12的外部基準(zhǔn)電壓Vref+7O模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的正輸入端Vref-/Veref-11O模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12內(nèi)部基準(zhǔn)電壓或外部加的基準(zhǔn)電壓負(fù)端XIN8I晶體振蕩器XT1的輸入口XOUT/TCLK9I/O晶體振蕩器XT1的輸入口或測(cè)試時(shí)鐘的輸入口XT2IN53I晶體振蕩器XT2的輸入口，只能接標(biāo)準(zhǔn)晶體XT2OUT52O晶體振蕩器XT2的輸出口AVcc64模擬電源的正輸入端，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12的模擬部分AVss62模擬電源的負(fù)輸入端，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12的模擬部分DVcc1數(shù)字電源的正輸入端DVs

38、s63數(shù)字電源的負(fù)輸入端2.2.2MSP430F149的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12MSP430F149內(nèi)嵌模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊，其采樣頻率為每通道200kb/s，可以對(duì)生物、機(jī)械等傳感器給出的模擬量進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器又由帶有采樣和保持的ADC內(nèi)核、參考電壓發(fā)生器、轉(zhuǎn)換時(shí)鐘的選擇和控制電路、采樣與轉(zhuǎn)換時(shí)序控制電路4部分組成。采樣系統(tǒng)中數(shù)模轉(zhuǎn)換速度與轉(zhuǎn)換時(shí)鐘有密切關(guān)系，MSP430的ADC12CLK來源于ACLK，MCLC，SMCLK，ADC12OSC，然后被分頻器分頻，最終得到的信號(hào)作為ADC12CLK送往ADC12內(nèi)核。ADCS12信號(hào)源自內(nèi)部，同時(shí)會(huì)隨溫度、電壓以及器件的離散性而變化。對(duì)于要

39、求精確的轉(zhuǎn)化，則需要穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘信號(hào)，因此使用由晶體產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)。為了得到正確可靠的轉(zhuǎn)換，模擬輸入信號(hào)必須在采樣期間保持穩(wěn)定，在整個(gè)采樣與轉(zhuǎn)換期間，不允許有相鄰的其他通道引腳有數(shù)字信號(hào)活躍，這樣可減少對(duì)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換的干擾，以得到正確的結(jié)果。MSP430F149內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器有4種轉(zhuǎn)換模式：?jiǎn)瓮ǖ绬未无D(zhuǎn)換、單通道多次轉(zhuǎn)換、多通道單次轉(zhuǎn)換、多通道多次轉(zhuǎn)換。2.3壓力傳感器2.3.1壓力傳感器的選擇壓力傳感器又稱荷重傳感器，考慮到使用地點(diǎn)的重力加速度（g）和空氣浮力（f）的影響后，通過把其中一種被測(cè)量（質(zhì)量）轉(zhuǎn)換成另外一種被測(cè)量（輸出）來測(cè)量質(zhì)量的力傳感器。壓力傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、后續(xù)處

40、理部分組成，壓力傳感器一般應(yīng)用應(yīng)變片來實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量，應(yīng)變片的制造原理是依據(jù)橋式電路，當(dāng)在橋臂上的電阻滿足這樣的條件：R1R3=R2R4時(shí)電橋平衡，則輸出的電壓為零，當(dāng)電阻由變化的時(shí)候，電橋不平衡，有一定的電壓輸出?？煞譃閱伪垭姌?、雙臂電橋、全臂電橋，其輸出的電壓與電阻的變化量成近似的線性變化。應(yīng)變片是很薄的薄片，上表面鑲嵌兩個(gè)有電阻絲制成的電阻，同時(shí)下表面也有兩個(gè)同樣的電阻，在連接上形成橋式電路，當(dāng)應(yīng)變片上沒有壓力是，輸出的電壓為零，當(dāng)有壓力作用時(shí)，上邊的電阻變大，下面的電阻變小，電橋不平恒，而且是相同的電阻絲，其電阻的變化量相同，輸出的電壓與電阻的變化量成線性關(guān)系，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一

41、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)的過程。這樣就可以測(cè)量出壓力的大小。本設(shè)計(jì)中稱重范圍定為9.999Kg，重量誤差不大于Kg，考慮到秤臺(tái)自重、振動(dòng)和沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳感器，所以傳感器量程必須大于額定稱重。我們選擇的是L-PSIII型傳感器，量程20Kg，精度為，滿量程時(shí)誤差0.002Kg?？梢詽M足本系統(tǒng)的精度要求。其原理如圖2-2所示：圖2-2全橋測(cè)量電橋圖稱重傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出信號(hào)電壓可由式2-1給出：（21）2.3.2放大電路在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)

42、中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器本設(shè)計(jì)中，我們將采用專用儀表放大器，如：INA126，INA121等。此類芯片內(nèi)部采用差動(dòng)輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡(jiǎn)單。以INA126為例,接口如圖2-3所示：圖2-3放大電路結(jié)構(gòu)圖放大器增益，通過改變的大小來改變放大器的增益。基于以上分析，我們決定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器INA126。2.4LED數(shù)碼管2.4.1數(shù)碼管的分類LED數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其

43、基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二

44、極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮2.4.2數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5840根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼

45、驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，

46、每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。2.5鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用中，鍵盤是人機(jī)對(duì)話的輸入設(shè)備，借助鍵盤可以向系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)，發(fā)出控制指令等。在數(shù)字電路中，可以利用編碼器實(shí)現(xiàn)按鍵鍵值的直接編碼。將每個(gè)按鍵的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)連接到編碼器的每個(gè)輸人端，通過編碼邏輯就可以在編碼器的輸出端得到對(duì)應(yīng)每個(gè)按鍵的碼值，早期稱這種鍵盤為編碼鍵盤。但是，當(dāng)按鍵較多時(shí)數(shù)碼邏輯的成本較高，直接編碼的方法也不夠靈活

47、，一旦編碼邏輯固定就難以更改。在通用鍵盤上或當(dāng)按鍵數(shù)量較多時(shí)，普遍采用掃描方式產(chǎn)生鍵值。將按鍵連接成矩陣，每個(gè)按鍵位于某行、某列的交點(diǎn)上，先通過掃描方式確定按下鍵的行和列位，即位置碼或掃描碼。再查表將位置碼轉(zhuǎn)換為按鍵碼值或者直接使用掃描碼，稱為掃描式鍵盤。在執(zhí)行鍵盤掃描時(shí)應(yīng)注意將鍵在閉合過程中往往會(huì)有一些難以避免的機(jī)械性抖動(dòng)如圖4-3，使輸出信號(hào)也發(fā)生抖動(dòng)，通常達(dá)10ms-20ms寬。若不避開抖動(dòng)區(qū)，則可能誤認(rèn)為多次按鍵。還應(yīng)注意當(dāng)前一個(gè)鍵值還未送出又有按鍵按下時(shí)，后邊的鍵值將覆蓋前邊的鍵值，從而造成丟失。要解決這一問題即可以設(shè)置硬件延時(shí)電路，延遲數(shù)十毫秒后再讀取鍵值，這種電路稱為去抖電路?；?/p>

48、者在軟件里面采用軟件延時(shí)的方式來讀取鍵值。2.6相關(guān)軟件2.6.1Protel99SE(1)Protel的發(fā)展Protel是PROTEL（現(xiàn)更名為Altium）公司在20世紀(jì)80年代末推出的CAD工具。它較早在國(guó)內(nèi)使用，普及率很高。早期的Protel主要作為印刷板自動(dòng)布線工具使用，現(xiàn)在普遍使用的是Protel99SE。它是個(gè)完整的全方位電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印刷電路板設(shè)計(jì)，可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等功能，并具有Client/Server體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式。Protel軟件功能強(qiáng)大、界面友好、使用方便。它最具代表性的是電路設(shè)計(jì)

49、和PCB設(shè)計(jì)。Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDAHYPERLINK/view/5822.htmt_blank設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層。(2)Protel99SE的系統(tǒng)組成按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se主要包含以下倆大部分和6個(gè)功能模塊。1）電路工程設(shè)計(jì)部分1、電路原理設(shè)計(jì)部分：電路原理圖設(shè)計(jì)部分包括電路圖編輯器、電路圖零件庫(kù)編輯器

50、和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫(kù)；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫(kù)的各種報(bào)表。2、印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器、零件封裝編輯器和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。3、自動(dòng)布線系統(tǒng)：本系統(tǒng)包含一個(gè)基于形狀的無柵格自動(dòng)布線器，用于印刷電路板的自動(dòng)布線，以實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。2）電路仿真與PLD部分1、電路模擬仿真系統(tǒng)：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)字/模擬信號(hào)仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以便對(duì)電路原理圖進(jìn)行信號(hào)模擬仿真，從而驗(yàn)證其正確性和可行

51、性。2、可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)：可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含一個(gè)有語(yǔ)法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是；對(duì)邏輯電路進(jìn)行分析、綜合；觀察信號(hào)的波形。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度的精簡(jiǎn)邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計(jì)達(dá)到最簡(jiǎn)化。3、高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng)：信號(hào)完整性分析系統(tǒng)提供了一個(gè)精確的信號(hào)完整性模擬器，可用來分析PCB設(shè)計(jì)、檢查電路設(shè)計(jì)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)超調(diào)量、阻抗和信號(hào)諧波要求等。(3)Protel99SE的功能特性1、開放式集成化的設(shè)計(jì)管理體系。2、超強(qiáng)功能的、修改與編輯功能。3、強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能?？偟膩碚f，Protel99SE是個(gè)完整的全方位電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包含了電路圖的繪制、混合信號(hào)仿真、多

52、層印刷電路板設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成等功能。所有模塊都集合在一個(gè)窗口里，并具有Client/Server體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)可與OrCAD、PSpice、Excel等軟件相兼容。因此被廣泛使用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)等方面。2.6.2C語(yǔ)言C語(yǔ)言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)HYPERLINK/view/9793.htmt_blank語(yǔ)言。它既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有HYPERLINK/view/33704.htmt_blank匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫工作系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。因此，它的應(yīng)用范圍廣泛。C語(yǔ)言對(duì)HYPERLINK/vi

53、ew/880.htmt_blank操作系統(tǒng)和系統(tǒng)使用程序以及需要對(duì)硬件進(jìn)行操作的場(chǎng)合，用C語(yǔ)言明顯優(yōu)于其它解釋型高級(jí)語(yǔ)言，一些大型應(yīng)用軟件也是用C語(yǔ)言編寫的。(1)源程序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、一個(gè)C語(yǔ)言源程序可以由一個(gè)或多個(gè)源文件組成。2、每個(gè)源文件可由一個(gè)或多個(gè)HYPERLINK/view/15061.htmt_blank函數(shù)組成。3、一個(gè)源程序不論由多少個(gè)文件組成，都有一個(gè)且只能有一個(gè)main函數(shù)，即主函數(shù)。4、源程序中可以有預(yù)處理命令(include命令僅為其中的一種)，預(yù)處理命令通常應(yīng)放在源文件或源程序的最前面。5、每一個(gè)說明，每一個(gè)語(yǔ)句都必須以分號(hào)結(jié)尾。但預(yù)處理命令，函數(shù)頭和花括號(hào)“”之后不

54、能加分號(hào)。6、標(biāo)識(shí)符，關(guān)鍵字之間必須至少加一個(gè)空格以示間隔。若已有明顯的間隔符，也可不再加空格來間隔。(2)HYPERLINK/view/1219.html#o返回頁(yè)首C語(yǔ)言有很多優(yōu)點(diǎn)1、簡(jiǎn)潔緊湊、靈活方便。2、HYPERLINK/view/425996.htmt_blank運(yùn)算符豐富。3、HYPERLINK/view/9900.htmt_blank數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富。4、C是結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言。5、C語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。6、C語(yǔ)言允許直接訪問物理地址，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作。7、C語(yǔ)言程序生成代碼質(zhì)量高。8、C語(yǔ)言適用范圍大，可移植性好?？偟膩碚f，C語(yǔ)言具有繪圖能力強(qiáng)，可移植性，并具備很強(qiáng)

55、的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件，HYPERLINK/view/530652.htmt_blank三維，HYPERLINK/view/719535.htmt_blank二維圖形和動(dòng)畫。因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的功能加以它是數(shù)值計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言。因而C語(yǔ)言發(fā)展迅速,而且成為最受歡迎的語(yǔ)言之一。由于C語(yǔ)言程序具有完整的程序模塊結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)和代碼的移植提供了有力的保障，縮短了單片機(jī)開發(fā)人員的開發(fā)周期。作為涉足較大規(guī)模的單片機(jī)系統(tǒng)來說，開發(fā)的開發(fā)人員首選的還是C語(yǔ)言編程。本系統(tǒng)就使用應(yīng)用C語(yǔ)言來編寫系統(tǒng)軟件程序，通過單片機(jī)和外部硬件電路來實(shí)現(xiàn)電子秤的稱重功能。2.7小結(jié)對(duì)芯片性能的

56、了解和掌握是做好硬件、軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本章主要介紹了壓力傳感器、鍵盤設(shè)計(jì)、數(shù)碼管的基本知識(shí)，闡述了MSP430F149單片機(jī)的特性和管腳定義，為下文的硬件設(shè)計(jì)作了鋪墊。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1電子秤系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理電子秤電路主要由傳感器電路、調(diào)理電路、鍵盤電路、顯示電路、電源電路等組成。系統(tǒng)原理方框圖如圖3-1所示。顯示電路鍵盤電路調(diào)理電路MSP430F149壓力傳感器電源圖3-1系統(tǒng)原理方框圖系統(tǒng)工作原理：當(dāng)電子秤上放上重物時(shí)，壓力傳感器把模擬信號(hào)傳送到處理器的AD轉(zhuǎn)換器，由AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后由數(shù)碼管顯示出重物的重量，同時(shí)系統(tǒng)根據(jù)輸入的單價(jià)計(jì)算出金額，并顯示在數(shù)碼管上。3.2

57、電子秤系統(tǒng)壓力傳感器電路系統(tǒng)的壓力傳感器電路如圖3-2所示。在圖的電路中，傳感器的正端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的正輸入端Vref+，負(fù)端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12內(nèi)部基準(zhǔn)電壓負(fù)端。在本系統(tǒng)中，通過單片機(jī)提供激勵(lì)電壓。由于采用這樣的方法，在測(cè)量期間或在電子秤工作于待機(jī)狀態(tài)的情況下，就可以不用為電橋提供激勵(lì)電壓，從而降低功耗。傳感器的電橋電阻為1200歐，電源電壓為3.V，激勵(lì)狀態(tài)下耗電2.5mA。將橋接傳感器的輸出信號(hào)連接至放大器之后輸入AD轉(zhuǎn)換通道P6.0。圖3-2壓力傳感器電路3.3電子秤系統(tǒng)的鍵盤電路本系統(tǒng)所需要的鍵盤有13個(gè)，經(jīng)過分析覺得使用4*4方式掃描比較合適。連接電路如圖3-

58、3所示。圖3-3電子秤系統(tǒng)的鍵盤電路現(xiàn)在具體分析鍵盤的工作原理。由于所有的列線都上拉到3.3V，所以在沒有任何鍵被按下的時(shí)候，所有列線上都是高電平。當(dāng)在P1.7管腳上輸出低電平，并且行線的其他管腳上輸出高電平時(shí)，如果“S01”鍵被按下，則P1.0為低電平；如果“S02”鍵被按下，則P1.1為低電平；如果“S03”鍵被按下，則P1.2為低電平；如果“S04”鍵被按下，則P1.3為低電平。通過設(shè)置一條行線的輸出就可以獲取列線上的相應(yīng)狀態(tài)，從而獲得鍵盤輸入的值。同理，依次在其他列線上輸出低電平，就可以獲取其他鍵的輸入值。通過這樣的掃描方式，可以實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入。在本模塊中，考慮到硬件成本高以及軟件延時(shí)

59、方便，所以采用了軟件延時(shí)然后讀取鍵值的方法。在圖中，按鍵S01到S09分別對(duì)應(yīng)電子秤鍵盤上的數(shù)字輸入鍵19，S10對(duì)應(yīng)數(shù)字鍵0。其作用是用于輸入被稱物品的單價(jià)。按鍵S11對(duì)應(yīng)電子秤鍵盤上的清除按鍵，其作用是用于清除之前輸入的價(jià)格，重量顯示也歸零。按鍵S12對(duì)應(yīng)電子秤鍵盤上的去皮按鍵，其作用是當(dāng)電子秤上有物體確認(rèn)為皮重時(shí)，按下去皮鍵重量即顯示為零，相當(dāng)于置零的功能。按鍵S13對(duì)應(yīng)電子秤鍵盤上的累計(jì)按鍵，其作用是用于累加計(jì)算多次測(cè)量的總金額。3.4電子秤系統(tǒng)的顯示電路LED數(shù)碼管顯示電路如圖3-4所示。本電路的作用是用來顯示重量、單價(jià)及金額。為了保證數(shù)碼管的工作安全，電路中必須加上上拉電阻，上拉電

60、阻電路如圖3-5所示，通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)與數(shù)碼管相連。圖3-4電子秤系統(tǒng)的顯示電路在本系統(tǒng)中，SM201用來顯示物品的重量，SM202用來顯示物品的單價(jià)，SM203用來顯示物品的金額。圖3-5上拉電阻電路電路圖3.5電子秤系統(tǒng)的電源電路在單片機(jī)應(yīng)用中需要穩(wěn)定的電壓信號(hào)，因此必須提供電源電路。如圖3-6所示為電源電路。它可以為整個(gè)系統(tǒng)提供3.3V和5V的電壓。圖3-6電源電路3.6小結(jié)本章在上一章的基礎(chǔ)上，結(jié)合電子秤系統(tǒng)的基本功能介紹了它的工作流程、硬件組成和工作原理，設(shè)計(jì)了壓力傳感器的稱重放大電路、LED數(shù)碼管顯示電路、鍵盤掃描電路和電源電路。各電路根據(jù)需要連接到MSP430F149單片機(jī)的接口上，