实用电子秤设计2.doc

键入文档标题选取日期毕业论文(设计)题目名称： 实用电子秤的设计 题目类型： 毕业设计 学生姓名： 高亮 院 (系)： 电子信息学院 专业班级： 电气10701班 指导教师： 魏 勇 辅导教师： 魏 勇 时 间： 2011.2.21 至 2011.6.10 目 录长江大学毕业论文(设计)任务书i毕业设计(论文)开题报告iii长江大学毕业论文(设计)指导教师审查意见ix长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语x长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定xi摘要xii1 前言11.1 电子秤设计背景11.2 称重技术和衡器的发展11.3 电子秤的发展现状11.4 电子秤的发展趋势1121.5 现有电子秤的不足42 芯片介绍52.1 单片机的发展52.2 msp430f149芯片52.2.1 msp430f149的引脚362.2.2 msp430f149的模数转换器adc1282.3 压力传感器92.3.1 压力传感器的选择692.3.2放大电路102.4显示电路设计112.4.1 方案一 led显示112.4.2方案二 lcd显示122.5 键盘142.6 相关软件152.6.1 protel 99 se152.6.2 c语言162.7 小结18第三章 系统硬件设计193.1 电子秤系统的构成及工作原理193.2 电子秤系统压力传感器电路193.3 电子秤系统的键盘电路203.4 电子秤系统的显示电路213.5 电子秤系统的电源电路223.6 小结23第四章 电子秤系统的软件设计244.1 电子秤系统的程序总流程图244.2 初始化程序流程图244.3 压力传感器程序流程图254.4称重计价程序流程图254.5键盘程序流程图264.5.1 键盘分析程序274.7显示子程序设计28总结30参考文献30致 谢32附录：部分模块源程和硬件pcb图33长江大学毕业论文(设计)任务书学院（系）电子信息学院专业电气工程及其自动化班级电气10701班学生姓名 高亮 指导教师/职称 魏勇/讲师 4、 毕业论文(设计)题目：实用电子秤的设计5、 毕业论文(设计)起止时间： 2011年2 月21 日2011 年6月10 日3毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）（1）网站上查找有关430单片机方面的有关资料（2）网站上查找有关电子秤方面的资料4毕业论文(设计)应完成的主要内容（1）利用430单片机和感测技术实验装置设计一个实用电子秤。（2）毕业论文上必须包含如下内容：中英文摘要、研制目的及意义、方案选择、基本原理介绍、硬件电路图、硬件电路分析、软件流程图、软件原理介绍、性能分析、结束语、源程序清单。5毕业论文(设计)的目标及具体要求5.1 基本要求1、能用简易键盘设置单价，对采集到的代表重量的信号能同时显示重量、金额和单价；2、重量显示的单位为公斤，最大称重为9.999公斤；3、单价和总价的单位为元，最大金额数值为9999.9iii4、具有去皮功能和总额累加计算功能。5、自拟10种商品名称，能显示购物清单，清单内容包括：商品名称，数量，单价，金额，本次购物总金额、购货日期、收银员编号和售货单位名称，具有中文显示功能；5.2 发挥部分：制作一个实用电子秤数据处理系统的实物，使其满足以上所列的五项要求。允许用电压值可预置的直流电压代表重量采集信号，可以用代号表示购物清单的各项信息。6、完成毕业论文(设计)所需的条件及上机时数要求所需的条件：微型计算机一台 430单片机开发系统一套 感测技术试验装置一套 有关电子器件 万能板及少量导线上机时数：（2小时）*（60天）=120小时任务书批准日期 2011 年 1 月 13 日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 2011 年 1 月 13 日 指导教师(签字) 完成任务日期 2011 年 6 月 10 日 学生（签名） 长江大学毕业设计(论文)开题报告题 目 名 称 实用电子秤的设计 题 目 类 别 毕业设计 学 院（系） 电子信息学院 专 业 班 级 电气10701 班 学 生 姓 名 高 亮 指 导 教 师 魏 勇 辅 导 教 师 魏 勇 开题报告日期 2011 年 03 月 27日 实用电子秤的设计 学生：高亮 电气10701班指导老师：魏勇 电子信息学院 一、题目来源科研项目，电子设计大赛二、研究目的及意义目前，台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍，但存在较大的局限性：体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。现有的便携秤为杆秤或以弹簧、拉伸变形来实现计量的弹簧秤，居民用户使用的基本是杆秤。弹簧盘秤制造工艺要求较高，弹簧的疲劳问题无法彻底解决，一旦超过弹簧弹性限度，弹簧秤就会产生很大误差，以至损坏，影响到称重的准确性和可靠性，只是一种暂时的代用品，也被列入逐渐取消的行列。多年来，人们一直期待测量准确、价格低廉的电子秤投放市场。基于电子秤的现状，本课题拟研究一种用msp430单片机控制的高精度智能电子秤设计方案。这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便，集质量称量功能与价格计算功能于一体，能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。电子衡器一般是指装有电子装置的衡器。因其种类繁多，且涉及到贸易结算和保护广大消费者的利益，所以为世界各国政府普遍关注和重视，并被确定为国家强制管理的法制计量器具。电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段，对加强企业管理、严格生产、贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。电子衡器具有反应速度快，测量范围广、应用面广、结构简单、使用操作方便、信号远传、便于计算机控制等特点。被广泛应用于我国煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口、建筑、机械制造和国防等各个领域。三、阅读的主要参考文献及资料名称【1】徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计（第二版）m.北京：北京航空航天大学出版社，2004.【2】 魏小龙. msp430系列单片机接口技术及系统设计实例. 北京航空航天大学出版社. 2002.11【3】 曹磊. msp430单片机c程序设计与实践. 北京航空航天大学出版社. 2007.7【4】 秦龙. msp430单片机常用模块与综合系统实例精讲. 电子工业出版社. 2007.76、 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平。电子衡器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展。但就总体而言，我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子秤总的发展方向是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。7、 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路这个课题主要涉及到三个方面，传感器电桥的设计、ad转换器的选择、人机交互界面和430单片机程序设计。硬件平台为msp430开发板，软件平台为iar软件。1、 系统总体方案框图键盘电路调理电路显示电路电源压力传感器msp430f149图1-1 系统原理方框图系统工作原理：当电子秤上放上重物时，压力传感器把模拟信号传送到处理器的ad转换器，由ad转换器转换成数字信号，然后由数码管显示出重物的重量，同时系统根据输入的单价计算出金额，并显示在lcd液晶屏上。2、传感器电桥：由于题目要求重量显示的单位为公斤，最大称重为9.999公斤，因此选择的是 l-psiii 型传感器，可以满足系统的精度要求。其原理如下图所示。图1-2 系统原理方框图称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由式2-1给出： （21）3、 ad转换器msp430f149内置模数转换器有4种转换模式：单通道单次转换、单通道多次转换、多通道单次转换、多通道多次转换。由上面对传感器的分析如果用12 位 a/d 精度： 10kg/4096=2.44g ，14 位 a/d 精度： 10kg/16384=0.61g ，由于精度没有太高的要求，考虑资源节约问题，初步选择msp430单片机内置12位ad。4、 人机交互界面虽然 zlg7289 具有控制数码管显示的功能，但考虑到本题目要求中文显示，数码管无法满足，只能考虑用带有中文字库的液晶显示器。由于可以分页显示，无需太大屏幕，因此初步选择了点阵式 1602型 lcd 。六、工作条件计算机一台msp430f149单片机一块 ad转换器一片感测技术试验装置一套有关电子器件万能板及少量导线 图书馆及网络 参考资料七、进度安排 4周 6周、查找资料7周10周、熟悉系统及开发环境10周12周、熟悉硬件及焊接13周14周、程序设计15周16周、系统调试及完善17周18周、毕业设计及答辩八、指导教师审查意见ix长江大学毕业论文(设计)指导教师审查意见学生姓名高亮专业班级电气工程及自动化毕业论文(设计)题目实用电子秤设计指导教师魏勇职 称讲师评审日期评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评审意见：指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分（注：此页不够，请转反面）ix长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语学生姓名高亮专业班级电气工程及其自动化毕业论文(设计)题目实用电子秤设计评阅教师职 称评阅日期评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分（注：此页不够，请转反面）长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定学生姓名高亮专业班级电气工程及其自动化毕业论文(设计)题目实用电子秤设计答辩时间 2011 年 6 月 10 日 时答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：成 员：二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分 毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定)等级(五级制)：_答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日院(系)答辩委员会主任(签名)： 院(系)(盖章)xiii实用电子秤的设计 学生：高亮 电气10701班指导老师：魏勇 电子信息学院 摘要 随着电子技术的迅猛发展，电子秤在日常生活中许多地方也逐渐取代了机械称。电子秤与机械秤比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可以在各种环境工作，重量信号可远传，易于实现重量显示数字化，易于与计算机联网，实现生产过程自动化，提高生产效率，是生活中应用的很好的选择。msp430单片机具有集成度高，外围设备丰富，超低功耗等优点，而且集成了多通道12bit的a/d转换，在电子设计竞赛、精密电子仪表等许多领域得到了广泛的应用，具有极大的市场价值和广阔的发展空间。笔者便通过对电子秤系统的深入分析和研究，设计了一种基于msp430单片机的电子称系统。本文的目的就在于介绍基于msp430单片机的实用电子秤系统。经过半年的潜心研究，笔者完成了此系统的设计。以16位msp430单片机为控制核心，构建了一个典型的电子秤系统基于msp430单片机的实用电子秤系统，主要包括传感器、放大电路、a/d变换电路、单片机控制显示部分、键盘电路及电源电路组成。传感器将重量信号转换成相应的电信号，经放大后送入a/d变换成脉冲数量，经过单片机控制下将模拟电压信号转换成数字信号，这个数字信号经单片机程序转换成与实际重量一致的数字值送显示窗显示。文中，笔者主要从硬件和软件两个角度对该系统的设计进行了详细的分析和阐述。在硬件系统设计中，成功的采用了感测技术实验中的电子秤传感器模块，实现了将压力信号转换成电信号并放大，人机交互界面用lcd1602作为液晶显示。笔者在文中分析了硬件设计的总体框架及几个主要模块。同时介绍各模块的特性、结构和所具有的突出功能，实现了同等价位产品中的最高性价比特点。在软件系统的设计中，采用了iar编译环境，完成了430单片机内置a/d转换程序，lcd1602的驱动，实现了电子秤的基本功能。本文不仅讨论了硬、软件设计的主要内容，还就本系统所涉及到的一些理论进行了阐述，包括电子秤系统的知识、a/d转换涉及的一些基本概念，信号放大的基础知识等。笔者采用理论与实践相结合的方式，通过对系统的设计与调试，对电子称的应用有了较为深入的理解，该设计可以广泛应用于超市、药物称重及保健品厂等，具有巨大的市场潜力。关键词 单片机、采样电路、a/d转换器、液晶显示the design of practical electronic scalesstudent: gao liang, electrical engineering and automationsuperviser: wei yong, college of electronic and informationabstractwith the rapid development electronic technology, electronic scales gradually replaced the mechanical in daily life. because compared to the mechanical electronic has small volume, light weight, simple structure, low price, the practical value, convenient to maintenance and so on. whats more, it can work in various environments, the weight signals can transfer far, and also easy to achieve digital display, easy to connect with the internet, easy to realizing automatic. in order to improve the production efficiency, the electronic scales is a very good choice in our daily life.with high integration, rich peripherals, low power consumption, the msp430 mcu has a multichannel 12bit a/d conversion. it usually widely applied in the electronic design competition, precision electronic instrument, and many other areas. this kind of mcu has great value broad space for develop in the market. through the in-depth analysis and research in electronic scales system, the author designed a kind of practical electronic scales based on the msp430 mcu. the purpose of this paper is introduced the electronic scale system based on the msp430. after half a year of intensive research, the author has finished the design of the system. use the 16-bit msp430 mcu as control core, the design construct a typical electronic scale system which is called practical electronic scales based on the msp430 mcu. it contains the sensor, the amplifier circuit, the a/d conversion circuit, the display part, the keyboard circuit and power circuit. weight sensor signals are converted into a corresponding electrical signal, after amplified the a/d converted the signals into pulses, under the control of the mcu, the a/d conversion circuit converts the analog voltage signals into digital voltage signals. this digital signals will be converted by mcu into actual weight which can be displayed in display windows. in this paper, the author will analyse and discuss the system through the hardware and the software.in the design of the hardware, the author successfully used the sensor module of electronic scales in the sensor technology experiment which can realize the pressure signal into electrical signal and also magnify it. the author used the lcd1602 as man-machine interface. in the paper, the author will analyse the framework of the design of the hardware and several central modules. at the same time, will introduce the characteristics, structure and prominent function of some modules, which is with a low price of the same products. in the design of the software, completed 430 mcu built-in a/d conversion program and lcd1602 driver program in iar compile environment, which can realize the basic function of electronic scales.this paper not only discusses the hardware and the software design of the main contents of this system, but also contains the knowledge of electronic scales, some basic concepts of the a/d conversion, basic knowledge of signal magnify and so on. though the way of system design and practice, the author has a deep understanding the use of the design. the design can be widely used in supermarket, drugs and health product factory, and so on,which has a huge market potential.keywords microcontroller, sampling circuit, a/d converter, lcd manifestation前言实用电子秤的设计1 前言1.1 电子秤设计背景目前，台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍，但存在较大的局限性：体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。现有的便携秤为杆秤或以弹簧、拉伸变形来实现计量的弹簧秤，居民用户使用的基本是杆秤。弹簧盘秤制造工艺要求较高，弹簧的疲劳问题无法彻底解决，一旦超过弹簧弹性限度，弹簧秤就会产生很大误差，以至损坏，影响到称重的准确性和可靠性，只是一种暂时的代用品，也被列入逐渐取消的行列。多年来，人们一直期待测量准确、价格低廉的电子秤投放市场。基于电子秤的现状，本课题拟研究一种用msp430单片机控制的高精度智能电子秤设计方案。这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便，集质量称量功能与价格计算功能于一体，能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。1.2 称重技术和衡器的发展电子衡器一般是指装有电子装置的衡器。因其种类繁多，且涉及到贸易结算和保护广大消费者的利益，所以为世界各国政府普遍关注和重视，并被确定为国家强制管理的法制计量器具。电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段，对加强企业管理、严格生产、贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。电子衡器具有反应速度快，测量范围广、应用面广、结构简单、使用操作方便、信号远传、便于计算机控制等特点。被广泛应用于我国煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口、建筑、机械制造和国防等各个领域。1.3 电子秤的发展现状50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平。电子衡器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展。但就总体而言，我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。1.4 电子秤的发展趋势11通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子秤总的发展方向是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。1）集成化 对于某些品种和结构的电子衡器，例如小型电子平台秤、专用秤、便携式静动态电子轮轴秤、静动态电子轨道衡等，都可以实现秤体与称重传感器，钢轨与称重传感器，轨道衡秤体与铁路线路一体化。如秤体与称重传感器一体化的便携式静动态电子轮轴秤，多用硬铝合金厚板制成。其结构原理是经过固溶热处理强化的铝合金板，或通过在4个角上钻孔和铣槽分别形成4个悬臂梁型称重传感器；或在铝合金板的底面铣出多个对称的盲孔和盲槽形成整体剪切梁型称重传感器。这就使得秤体与称重传感器合二为一，即铝合金板既是秤体台面又是一个大板式称重传感器。以后者结构的10t便携式动态电子轮轴秤为例，其尺寸为720mm550mm32mm，重量约为23kg。2）智能化 电子衡器的称重显示控制器与电子计算机组合，利用电子计算机的智能来增加称重显示控制器的功能。使电子衡器在原有功能的基础上，增加推理、判断、自诊断、自适应、自组织等功能，这就是当今市场上采用微机化称重显示控制器的电子衡器与采用智能化称重显示控制器的电子衡器的根本区别。3）综合性 电子称重技术的发展规律就是不断的加强基础研究并扩大应用，扩展新技术领域，向相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、自动控制、信息处理等问题。例如在流量计量专业，如果按照传统的理论和方法建造一套标准大流量测量系统，价格相当昂贵。如果采用称重法即质量流量法，只要将重量和时间测量准确，大流量的测量问题就迎刃而解了。对某些商用电子计价秤而言，只具备称重、计价、显示、打印功能还远远不够，现代商业系统还要求它能提供各种销售信息，把称重与管理自动化紧密结合，使称重、计价、进库、销售管理一体化，实现管理自动化。这就要求电子计价秤能与电子计算机联网，把称重系统与计算机系统组成一个完整的综合控制系统。4）组合性 在工业称重计量过程或工艺流程中，不少称重计量系统还要求具有可组合性，即测量范围等可以任意设定；硬件能够依据一定的工作条件和环境作某些调整，硬件功能向软件方向发展；软件能按一定的程序进行修改和扩展；输入输出数据与指令可以使用不同的语言和条形码，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信。 5）小型化 体积小、高度低、重量轻，即小、薄、轻。近几年新研制的电子平台秤结构充分体现了小薄轻的发展方向。对于低容量的电子平台秤和电子轮轴秤，可采用将薄型或超薄型的圆形称重传感器，直接嵌入钢板或铝板底面与称重传感器外径相同的盲孔内，形成低外形的秤体结构，称重传感器的数量和位置由秤的额定载荷和力学要求计算决定。钢板或铝板就是秤体的台面，称重传感器既是传感元件，又是承力支点，极大地减化了秤体结构，减少了活动连接环节，不但降低了成本，而且提高了稳定性和可靠性。对中等或较大容量的电子平台秤、电子地上衡，已经出现了采用方形或长方形闭合截面的薄壁型钢，并联排队列焊接成一个整体的竹排式结构的秤体，4个称重传感器分别安装在最外边两根薄壁型钢两端的切口内，安装在称重传感器承力点上的固定支承就是秤体的承力支点，既减化了承力传力机构，又节省了秤体高度，这是一种很有发展前途的秤体结构。对于大型电子平台秤，可利用有限单元法进行等强度和刚度计算，采用抗弯刚度大的型材和轻型波纹夹心钢板等。6）模块化 对于大型或超大型的承载器结构，如大型静动态电子汽车衡等，已开始采用几种长度的标准结构的模块，经过分体组合，而产生新的品种和规格。以（5、6、7）m长的同宽度3种标准模块为例，由单块、二块、三块到四块分体组合，可以组合成长度为（528）m的22种规格的分体式秤体结构。当然在实际应用中，根据各行业用户的需要，选择其中10余种常用的标准规格即可。这种模块化的分体式秤体结构，不仅提高了产品的通用性、互换性和可靠性，而且也大大地提高了生产效率和产品质量。同时还降低了成本，增强了企业的市场竞争能力。1.5 现有电子秤的不足我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。我国的电子衡器要打入国际市场。参与国际竞争。就必须执行国际法制计量组织制定的国际建议并要有国际水平的技术与装备、有国际水平的质量。这就要求企业以技术为先导、以质量为中心、以管理为基础，努力提高制造技术与制造工艺水平，稳定产品质量。增强国际市场竞争能力。面对与国际先进水平的差距和我国国民经济持续发展的大好形势，我们衡器行业发展应该是明确的，就是要从观念上、技术上和管理上迅速赶上，瞄准先进、与时俱进、迎接挑战、开拓创新、以提高制造技术与制造工艺水平为突破口，主要解决电子衡器中的工程化产品的定型设计。生产工艺，质量保证，可靠性考核等规模生产中的关键技术与工艺，提高批量生产能力，使我国的民族衡器工业走上健康持续发展的轨道。第47页（共44页）芯片介绍2 芯片介绍2.1 单片机的发展单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。还有它的体积小、质量轻、价格便宜、而且它低电压，低功耗，便于生产便携式产品，因此为学习、应用和开发提供了便利的条件。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能ic卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更高级的还有自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械等等。综合所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了，因此单片机的学习、开发与应用是十分重要的。2.2 msp430f149芯片msp430系列单片机是美国德州仪器( t i ) 推出的一款16位超低功耗的混合信号处理器，其在我国推出的时间也已经很久了，它以低功耗著称，并且将许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，因此一经推出便在我国得到迅速推广。针对目前普遍使用的51 系列单片机局限性，为了很好地满足控制器的准确性、精确性的要求，采取了一系列措施。首先，考虑系统所接的外部模块比较多，需要的i/o口比较多，一般的8 位单片机是不够用的所以考虑选择8 位以上的单片机，再者32 位的单片机功能又太过了，不仅i/o 口比较多，而且好多集成的资源用不上都会浪费，所以考虑使用16 位的单片机，而16 位单片机中的ti 公司msp430 系列的较为成熟，适用于在仪表仪器中使用，而且用在本系统中也正好合适，其次该控制器本身部分集成了12 位的a/d 转换器进行高精度转换，并可采用软件配置采样通道，确定采样序列，保存采样结果。用于本系统中进行采样也比较合适，再次考虑控制器对功能性接口要求较高，而且存在较大数量的计算任务。基于以上的考虑，选择了性价比比较高的msp430f149 单片机。2.2.1 msp430f149的引脚3msp430f149的引脚图如图2-1所示，引脚功能如表2-1所示。图2-1 msp430f149的引脚图表2-1 msp430f149的引脚功能引脚i/o说明名称序号p1.0/taclk12i/o通用数字i/o引脚/timer-a， taclk时钟信号输入p1.1/ta013i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，捕获：cci0a输入，比较：out0输出p1.2/ta114i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，捕获：cci1a输入，比较：out1输出p1.3/ta215i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，捕获：cci2a输入，比较：out2输出p1.4/smclk16i/o通用数字i/o引脚/smclk信号输出p1.5/ta017i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，比较：out0输出p1.6/ta118i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，比较：out1输出p1.7/ta219i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，比较：out2输出p2.0/aclk20i/o通用数字i/o引脚/aclk输出端p2.1/tainclk21i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，inclk时钟信号p2.2/caout/ta022i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，捕获：cci0b输入，比较：out0输出p2.3/ca0/ta123i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，捕获：cci1b输入，比较：out1输出p2.4/ca1/ta224i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，比较：out2输出p2.5/rosc25i/o通用数字i/o引脚/外接一电阻用以决定dco频率p2.6/adc12clk26i/o通用数字i/o引脚/12位a/d转换器的转换时钟p2.7/ta027i/o通用数字i/o引脚/ timer-a，比较：out0输出p3.0/set028i/o通用数字i/o引脚/从机传输使能usart0/spi模式p3.1/simo029i/o通用数字i/o引脚/ usart0/spi模式的从输入或主输出p3.2/somi030i/o通用数字i/o引脚/ usart0/spi模式的从输出或主输入p3.3/uclk031i/o通用数字i/o引脚/外部时钟输入usart0/uart或spi模式，时钟输出usart0/spi模式p3.4/utxd032i/o通用数字i/o引脚/发送数据输出usart0/uart模式p3.5/urxd033i/o通用数字i/o引脚/接受数据输入usart0/uart模式p3.6/utxd134i/o通用数字i/o引脚/发送数据输出usart1/uart模式p3.7/urxd135i/o通用数字i/o引脚/接受数据输入usart1/uart模式p4.0/tb036i/o通用数字i/o引脚/捕获i/p或pwm输出口定时器b-7 ccr0p4.1/ tb137i/o通用数字i/o引脚/捕获i/p或pwm输出口定时器b-7 ccr1p4.2/ tb238i/o通用数字i/o引脚/捕获i/p或pwm输出口定时器b-7 ccr2p4.3/ tb339i/o通用数字i/o引脚/捕获i/p或pwm输出口定时器b-7 ccr3p4.4/ tb440i/o通用数字i/o引脚/捕获i/p或pwm输出口定时器b-7 ccr4p4.5/ tb541i/o通用数字i/o引脚/捕获i/p或pwm输出口定时器b-7 ccr5p4.6/ tb642i/o通用数字i/o引脚/捕获i/p或pwm输出口定时器b-7 ccr6p4.7/tbclk43i/o通用数字i/o引脚/定时器b-3的输入时钟tbclkp5.0/ste144i/o通用数字i/o引脚/从机发送使能usart1/spi模式p5.1/simo145i/o通用数字i/o引脚/ usart1的从输入、主输出或spi方式p5.2/somi146i/o通用数字i/o引脚/ usart1的从输出、主输入或spi方式p5.3/uclk47i/o通用数字i/o引脚/外部时钟输入usart1/uart或spi模式，时钟输出usart1/spi模式p5.4/mclk48i/o通用数字i/o引脚/主系统时钟mclk输出p5.5/smclk49通用数字i/o引脚/子系统时钟smclk输出p5.6/aclk50i/o通用数字i/o引脚/辅助时钟aclk输出p5.7/tbputth51i/o通用数字i/o引脚/切换所有的pwm数字输出口为高阻抗定时器b-3 tb0tb2p6.0/a059i/o通用数字i/o引脚/12位a/d转换器模拟输入通道0p6.1/a160i/o通用数字i/o引脚/12位a/d转换器模拟输入通道1p6.2a261i/o通用数字i/o引脚/12位a/d转换器模拟输入通道2p6.3/a32i/o通用数字i/o引脚/12位a/d转换器模拟输入通道3p6.4/a43i/o通用数字i/o引脚/12位a/d转换器模拟输入通道4p6.5/a54i/o通用数字i/o引脚/12位a/d转换器模拟输入通道5p6.6/a65i/o通用数字i/o引脚/12位a/d转换器模拟输入通道6p6.7/a76i/o通用数字i/o引脚/12位a/d转换器模拟输入通道7rst/nmi58i复位输入、不可屏蔽中断输入口，或自动加载程序启动（flash版本器件有此功能）tck57i测试时钟，tck是用于器件测试与自动加载程序启动的始终输入接口（flash版本器件有此功能）tms56i测试方式选择，器件编程与测试的输入口tdi55i测试数据输入口，期间的保护熔丝被连接到tditdo/tdi54i/o测试数据输出口、编程数据输出口veref+10i/p送到模数转换器adc12的外部基准电压vref+7o模数转换器adc12内部基准电压的正输入端vref-/veref-11o模数转换器adc12内部基准电压或外部加的基准电压负端xin8i晶体振荡器xt1的输入口xout/tclk9i/o晶体振荡器xt1的输入口或测试时钟的输入口xt2in53i晶体振荡器xt2的输入口，只能接标准晶体xt2out52o晶体振荡器xt2的输出口avcc64模拟电源的正输入端，送到模数转换器adc12的模拟部分avss62模拟电源的负输入端，送到模数转换器adc12的模拟部分dvcc1数字电源的正输入端dvss63数字电源的负输入端2.2.2 msp430f149的模数转换器adc12msp430f149内嵌模数转换