基于MSP430的动态称重系统

　　动态称重是现代称重领域的一项重要技术,在多个领域的生产过程和控制系统中都起着举足轻重的作用。本文所设计的称重系统是一种高精度、高灵敏度的智能系统,它抗干扰能力强,可以应用在电梯等动态称重系统中。

　　1 硬件设计

　　动态称重系统的测量过程是:称重传感器将压力信号转换成微弱的模拟信号,该信号通过放大器及A/D转换的处理送入单片机,单片机将处理后的数据 作为测量结果送LCD显示。本文所设计的动态称重系统,采用MSP430F149作为MCU,在A/D转 换 器 方 面 采 用 Σ - △ 型 A/D转 换 器AD7705,在显示方面采用LCD显示器。系统框图如图1所示。

　　1 . 1 霍尔传感器

　　霍尔传感器是将霍尔元件、放大器、温度补偿器及稳压电路集成在一个芯片上,它基于霍尔磁效应,可以将磁场磁通量的变化转化成为线性的电压信号输 出。根据霍尔效应原理,霍尔电压VH的大小与电流I和磁感应强度 B的乘积成正比关系 ,并与元件的灵敏度有关。若使控制电流I固定,则VH与B成比例变化。当霍尔传感器在一个均匀梯度磁场中移动时,元件所输出的电压变化就能反映出位移的情 况。

　　霍尔传感器在应用于称重变送装置时,因受重而产生形变,磁体和霍尔传感器 之 间 产 生 位 移 ,引 起 霍 尔 传 感 器 感 应的 磁 场 磁 通 量 变 化 ,从 而 产 生 相 应 的 线性电压输出,进而获得载重、位移与电压的对应关系。

　　1.2 A/ D 转换器

　　称重传感器输出的模拟信号需要经过前置处理,进行A/D转换。称重传感器输出的表示重量的电信号是一种频率比较低的模拟信号。因此,本系统对A /D转换器的转换速度要求不高,但对A/D转换器的精度要求较高,它直接影响测量的准确度。本设计采用的A/D转换器AD7705B是由 AnalogDevices公司推出的16位Σ-△型A/D转换器。AD7705B是一款性能优越的ADC,非常适合于称重等精密测量应用。 AD7705B具有高分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声、低电压、低功耗等优点,其增益和数据输出更新率均可编程设定,还可以选择输入模拟缓冲 器,以及自校准和系统校准方式,工作电压3V或5V,3V电压时最大功耗1mw,等待模式下电源电流仅为8uA。

　由于内部包含了信号调理电路,并且是串行接口,所以使电路大大简化提高了系统整体性能,同时也节省了空间。随着成本进一步降低,该电路在各个需要精密测量的领域中都有广泛的应用。

　　本系统直接将传感器信号接入A/D转换器,基准电源(2.5V)可以采用MC1403D,电 路 中 通 过 外 接 2.4576MHz晶 振 为AD7705B提供主时钟信号。AD7705采用SPI/QSPI兼容的三线串行接口 ,可以很方便与MCU相连。