2012TI妯＄數绔炶禌閭�璇疯禌绠�鏄撶數瀛愮Г(B棰? - 鐧惧害鏂囧簱

全国大学生电子设计竞赛 2012年TI杯模拟电子系统专题邀请赛

设计报告

题 目： 简易电子秤（B题）

目录

目录 ................................................................................................................................ 1 一、系统设计与实现方案 ............................................................................................ 3

1.1、放大部分设计 ................................................................................................................. 4

1

1.2、AD转换部分设计 ............................................................................................................ 5 1.3、MCU控制电路 .................................................................................................................. 5 1.4、低功耗设置 ..................................................................................................................... 5

二、电路设计与原理图 ................................................................................................ 6

2.1、前级放大电路 ................................................................................................................. 6 2.2、A/D转换电路 .................................................................................................................. 6 2.3、MCU控制电路 .................................................................................................................. 7

三、系统校准方法 ........................................................................................................ 7 四、称重测试数据 ........................................................................................................ 8

测试仪器： ............................................................................................................................... 8 测试数据： ............................................................................................................................... 9

五、参考文献 ................................................................................................................ 9 六、附录 ...................................................................................................................... 10

附录1：MATLAB拟合程序 ................................................................................................ 10 附录2：系统总电路图 .......................................................................................................... 10

摘要：

本系统完成了一个简易电子称，以TI公司新推出的MSP430G2553单片机系统板为核心，辅以电阻变片，低功耗差分放大，ADC，单片机控制电路，键盘控制，LCD显示等器件组成的各个功能模块构成。为补偿电阻变片与物体重量之间

2

的非线性关系，我们先是使用TI精密的仪表放大器INA333进行前级的信号放大，然后使用实验室精密的电压表记录下多组的电阻应变片输出电压值与对应的砝码重量，利用Matlab对记录的参数进行多项式拟合，最后得出初步的计算公式，再通过实际验证与参数补偿，使电子秤的精度大大提高。为进一步提高测量精度，本系统AD转换芯片采用TI公司16位AD芯片ADS1110，实现对电压变化的精确测量。此外，本系统称重过程较为稳定，另有实现“去皮”，计价等功能，通过设置MSP430G2553的工作模式实现“休眠”与“唤醒”，使得本系统的实用性大大提高。

关键词：MSP430 G2553 差分放大 INA333 ADS1110 Matlab

一、系统设计与实现方案

根据题目的要求，系统主要实现的功能是制作一个简易电子称。系统可分为以下几个模块：放大电路，模数转换，MCU控制部分。

系统硬件部分框图：

电阻应变片

放大电路 模数转换 M C U 键盘扫描 LCD显示 系统软件部分流程图：

3

附：电阻应变片部分原理如下图所示：

当R3受到压力使其两端电压发生改变时，即在VF1和VF2之间产生一个差分信号，接到后面的放大。

1.1、放大部分设计

在系统中为了便于测试电阻应变片出来的差分信号，需设计一个差分放大电路：由于电阻应变片的差分信号输出只有0.0~0.3mV，为了使后面的A/D能正常采样，因此要对信号进行放大。这里我们选用TI公司的INA333芯片，它是一种低功耗精密仪表放大器，输入阻抗非常高，共模抑制比非常好，性能优良，提供的增益可满足本设计需要。

如图1所示：在RG=100R是增益可达1001倍。

4