0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

基于高性能單片微處理器控制的高精度天平設計

454398 ? 來源:21ic ? 作者:21ic ? 2020-10-27 15:56 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

引言

隨著現(xiàn)代電子技術和微電腦技術的迅速發(fā)展,應用到天平領域,出現(xiàn)了電子天平。從上世紀七十年代末期出現(xiàn)世界上第一臺電子天平起,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,廣泛應用于各行各業(yè)的質量計量。

我國電子天平的發(fā)展,緊隨國際發(fā)達國家之后,于上世紀八十年代初期開始,現(xiàn)已形成規(guī)模化生產并廣泛應用到國內各領域,同時也部分出口世界上許多國家。

電子天平具有數(shù)字顯示,直接讀數(shù)、快速稱量、重量輕、操作簡便,抗干擾能力強等特點,并采用了微機技術使得智能化、多功能,可與打印機、計算機相聯(lián)機進行在線測量,數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等,使電子天平具有機械天平無法比擬的優(yōu)點,因此應用范圍越來越廣泛。

本設計的電子天平采用高性能單片微處理器控制,確保稱量結果的高精確度和高穩(wěn)定性。附有標準的RS-232接口輸出,可直接連接打印機、計算機等外部設備,廣泛適用于工農業(yè),學校,科研等單位,作物質質量的快速測定。

硬件設計

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

圖1 電子天平框圖

MCU

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MSP430F4250。該款單片機和以往的型號的最大區(qū)別就是內部集成了16位S-D模數(shù)轉換模塊(圖2)。

圖2 MSP430F4250內部S-D模數(shù)轉換模塊的結構

S- D模數(shù)轉換模塊和傳統(tǒng)的模數(shù)轉換器不同,它是采用過采樣技術對信號進行采樣,然后通過數(shù)字濾波器進行濾波得到最終的轉換結果。所以在啟動模數(shù)轉換器之前要設定過采樣率。這個芯片內部模數(shù)轉換模塊過采樣率可選32~1024。過采樣率越大,濾波效果越好,但是響應速度越慢。本設計的電子天平要求測量結果精確穩(wěn)定,對系統(tǒng)響應速度要求不高,所以設置為最大過采樣率1024。

內部PGA(可編程放大器)放大倍數(shù)設置不同,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。在本設計中選擇設置為放大倍數(shù)等于1,以達到最高的轉換精度。

為了進一步提高轉換的穩(wěn)定性,減小溫度變化引起的轉換誤差。在實際應用中,我們通過檢測內部溫度傳感器來補償溫度漂移,取得了很好的效果。

LCD

本設計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性,而且由于功能簡單、生產量大,同時具有價格便宜的優(yōu)點。

專用型液晶顯示模塊采用了存儲單元和顯示單元一一對應的顯示方式,對于單片機來說,只要在相應的存儲單元寫入“1”或“0”就會點亮或熄滅相應的顯示單元,操作非常簡單。液晶模塊和單片機的接口為串行方式,由一根數(shù)據(jù)線和讀寫信號線組成。由于MSP430F4250沒有讀寫信號線,所以用I/O口來控制讀寫時序,同樣非常方便。

前置放大

前置放大電路使保證測量精度的關鍵部分,在本設計中采用了儀器放大器的基本電路,用兩個OP07組成,如圖3所示。

圖3 前置放大電路

OP07 為低零漂的運算放大器,價格便宜。本電路關鍵是R13和R14這兩個電阻需要精確的匹配。在裝配過程中R13和R14使用了精度為0.1%的精密電阻,再加上人工的精確匹配,使本電路的漂移和共模抑制比都能達到很高的標準。同時輸出的信號再經過RC網(wǎng)絡的濾波傳送到A/D轉換器的輸入端,可以確保測量信號的穩(wěn)定。在實際使用中也確認了這一點。

軟件設計

本設計使用C語言編程,編譯調試工具使用IAR的EW430 3.30a,高效地完成了本電子天平的程序設計。

結語

以內部帶16位S-D模數(shù)轉換器的單片機MSP430F4250為核心組成的電子天平,省去了獨立的S-D模數(shù)轉換器,降低了產品的成本,同時又能夠達到足夠的精度。采用本設計的電子天平已經投入正式生產,在當前競爭激烈的市場上,憑借良好的性能價格比,取得了很好的經濟效益。

參考文獻:

1. 沈建華、楊艷琴、翟曉曙,“MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用”,清華大學出版社,2004.11.

2. 胡大可,“MSP430系列單片機C語言程序設計與開發(fā)”, 北京航空航天大學出版社,2005.1.

3. “MSP430F42x0 mixed signal micro controller datasheet”,Texas Instruments Incorporated,2005

4. “MSP430x4xx Family User‘s Guide (Rev. E)“, Texas Instruments Incorporated,2005

5. ”MSP430x2xx Family User’s Guide Extract, “Texas Instruments Incorporated,2005
編輯:hfy

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • lcd
    lcd
    +關注

    關注

    34

    文章

    4515

    瀏覽量

    171313
  • 模數(shù)轉換器

    關注

    26

    文章

    3334

    瀏覽量

    128177
  • C語言編程
    +關注

    關注

    6

    文章

    90

    瀏覽量

    21575
  • 可編程放大器

    關注

    1

    文章

    7

    瀏覽量

    9548
  • RC網(wǎng)絡
    +關注

    關注

    0

    文章

    11

    瀏覽量

    7457
收藏 1人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評論

    相關推薦
    熱點推薦

    Condor使用Cadence托管云服務開發(fā)高性能RISC-V微處理器

    Condor 是一家美國初創(chuàng)企業(yè),致力于開發(fā)高性能 RISC-V 微處理器。公司的目標是通過創(chuàng)新技術徹底革新整個行業(yè),打破高性能計算的極限。
    的頭像 發(fā)表于 05-08 09:03 ?378次閱讀

    集成應用處理功能和高精度實時控制性能的高端 MPU RZ/T2H數(shù)據(jù)手冊

    RZ/T2H 是一款先進的高端微處理器 (MPU),單芯片兼具強大應用處理性能高精度實時控制, 支持 Linux 操作。此款處理器具有工業(yè)
    的頭像 發(fā)表于 03-14 14:44 ?504次閱讀
    集成應用<b class='flag-5'>處理</b>功能和<b class='flag-5'>高精度</b>實時<b class='flag-5'>控制性能</b>的高端 MPU RZ/T2H數(shù)據(jù)手冊

    新品發(fā)布 | 瑞薩電子推出高性能四核應用處理器,增強工業(yè)以太網(wǎng)與多軸電機控制解決方案陣容

    微處理器(MPU)——RZ/T2H,憑借其強大的應用處理能力和實時性能不僅能夠實現(xiàn)對多達9軸工業(yè)機器人電機的高速、高精度控制,而且還在單芯片
    的頭像 發(fā)表于 11-30 01:01 ?770次閱讀
    新品發(fā)布 | 瑞薩電子推出<b class='flag-5'>高性能</b>四核應用<b class='flag-5'>處理器</b>,增強工業(yè)以太網(wǎng)與多軸電機<b class='flag-5'>控制</b>解決方案陣容

    瑞薩電子推出高性能四核應用處理器

    全球半導體解決方案供應商瑞薩電子(TSE:6723)宣布,推出瑞薩面向工業(yè)應用打造的最高性能微處理器(MPU)——RZ/T2H,憑借其強大的應用處理能力和實時性能不僅能夠實現(xiàn)對多達9軸
    的頭像 發(fā)表于 11-29 11:34 ?803次閱讀
    瑞薩電子推出<b class='flag-5'>高性能</b>四核應用<b class='flag-5'>處理器</b>

    TLC5940單線控制–消除集成LED驅動微處理器控制

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《TLC5940單線控制–消除集成LED驅動微處理器控制.pdf》資料免費下載
    發(fā)表于 10-12 10:26 ?3次下載
    TLC5940單線<b class='flag-5'>控制</b>–消除集成LED驅動<b class='flag-5'>器</b>的<b class='flag-5'>微處理器</b><b class='flag-5'>控制</b>

    TLC5916單線控制–消除LED驅動微處理器控制

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《TLC5916單線控制–消除LED驅動微處理器控制.pdf》資料免費下載
    發(fā)表于 10-11 09:11 ?1次下載
    TLC5916單線<b class='flag-5'>控制</b>–消除LED驅動<b class='flag-5'>器</b>的<b class='flag-5'>微處理器</b><b class='flag-5'>控制</b>

    微處理器執(zhí)行指令的基本過程

    微處理器,作為現(xiàn)代計算機的核心部件,負責執(zhí)行存儲在內存中的指令,完成各種計算和控制任務。指令的執(zhí)行過程不僅體現(xiàn)了微處理器的設計思想和架構特點,還直接影響到計算機的性能和效率。
    的頭像 發(fā)表于 10-05 15:07 ?1940次閱讀

    微處理器的指令集有哪些

    微處理器的指令集是微處理器設計和功能實現(xiàn)的基礎,它決定了微處理器能夠執(zhí)行哪些操作以及這些操作如何被組織和執(zhí)行。隨著計算機技術的不斷發(fā)展,微處理器的指令集也在不斷更新和擴展。
    的頭像 發(fā)表于 10-05 14:58 ?837次閱讀

    高性能處理器芯片溫度監(jiān)控

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《高性能處理器芯片溫度監(jiān)控.pdf》資料免費下載
    發(fā)表于 09-19 12:49 ?0次下載
    <b class='flag-5'>高性能</b><b class='flag-5'>處理器</b>芯片溫度監(jiān)控

    微處理器如何控制計算機系統(tǒng)

    微處理器,作為計算機系統(tǒng)的核心部件,承擔著控制整個計算機系統(tǒng)運行的重要任務。它不僅是計算機的運算中心,還是控制中心,負責執(zhí)行程序指令、處理數(shù)據(jù)以及協(xié)調計算機各部件之間的工作。以下將詳細
    的頭像 發(fā)表于 08-22 14:21 ?946次閱讀

    影響微處理器性能的因素

    影響微處理器性能的因素是多方面的,這些因素共同決定了微處理器處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行指令以及協(xié)調系統(tǒng)各部件工作時的效率和能力。
    的頭像 發(fā)表于 08-22 12:31 ?2043次閱讀

    微處理器的主要性能指標

    微處理器(Microprocessor),作為計算機系統(tǒng)的核心部件,其性能直接決定了整個系統(tǒng)的運行效率和處理能力。微處理器的主要性能指標涉及
    的頭像 發(fā)表于 08-22 11:03 ?6261次閱讀

    微處理器的指令集架構介紹

    和執(zhí)行。指令集架構不僅影響微處理器性能,還決定了其兼容性、可編程性和應用場景。以下是對微處理器指令集架構的詳細探討,內容將圍繞其定義、主要類型、設計原則、應用場景及未來發(fā)展等方面展開。
    的頭像 發(fā)表于 08-22 10:53 ?2389次閱讀

    AM3517/AM3505高性能ARM Cortex-A8微處理器數(shù)據(jù)表

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《AM3517/AM3505高性能ARM Cortex-A8微處理器數(shù)據(jù)表.pdf》資料免費下載
    發(fā)表于 08-08 14:13 ?0次下載
    AM3517/AM3505<b class='flag-5'>高性能</b>ARM Cortex-A8<b class='flag-5'>微處理器</b>數(shù)據(jù)表

    嵌入式系統(tǒng)中常用的五種微處理器類型

    本文介紹了嵌入式系統(tǒng)中常用的五種微處理器類型:微處理器單元(MPU)、微控制器(MCU)、數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)和
    的頭像 發(fā)表于 07-25 09:29 ?2602次閱讀

    電子發(fā)燒友

    中國電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

    • 2931785位工程師會員交流學習
    • 獲取您個性化的科技前沿技術信息
    • 參加活動獲取豐厚的禮品