8、基于MSP430單片機(jī)的稱重式液位儀電路

　　V/F轉(zhuǎn)換電路模塊

　　如圖2所示，輸入電壓經(jīng)射隨器UD1A從LM331的7腳輸入，電阻RD7 可以抵消6腳的偏流影響，從而減小頻率誤差，為了減少LM331的增益誤差和由RD10、RD11、CD2引起的偏差，RD13選用51K電阻CD1為濾波電容。當(dāng)6腳和7腳的RC時(shí)間常數(shù)相匹配時(shí)，輸入電壓的階躍變化將引起輸出頻率的階躍變化，如果CD3比CD1大的多那么輸入電壓的階躍變化可引起輸出頻率的瞬間停止，6腳的電阻和電容可以差生滯后效應(yīng)，以獲得良好的線性度。

　　圖2 V/F轉(zhuǎn)換電路原理圖

　　液位檢測及控制電路模塊

　　系統(tǒng)通過壓力傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)信號采集，采集到的信號經(jīng)過運(yùn)算放大器進(jìn)行信號放大。放大后的信號送入V/F進(jìn)行壓頻轉(zhuǎn)換，將其輸出的頻率信號作為中斷請求信號接至MCU的P2.4腳，由MCU對其進(jìn)行處理后，將其轉(zhuǎn)換成液位值，并根據(jù)液位設(shè)定值和上、下限值控制相應(yīng)的電磁閥，使容器內(nèi)液位高度與設(shè)定值保持一致。為便于電路的調(diào)試和觀察，每個(gè)電磁閥都設(shè)有工作狀態(tài)指示燈，表明當(dāng)前是出液閥還是進(jìn)液閥正在工作。其控制電路見圖3。

　　圖3 液位測量及控制電路

　　9、MSP430的低功耗儀表系統(tǒng)電路

　　本儀表系中選用的是MSP430芯片。MSP430系列的主要特征有：超低能耗的體系結(jié)構(gòu)大大延長了電池壽命;適用于精密測量的理想高性能模擬特性;16位RISC CPU為每一時(shí)間片處理的代碼段容量提供新的特性，系統(tǒng)可編程的FLASH存儲器可以反復(fù)擦寫代碼、分塊擦寫和數(shù)據(jù)載入。MSP430系列是一款具有精簡指令集的16位超低功耗混合型單片機(jī)。它包含馮諾依曼結(jié)構(gòu)尋址方式（MAB）和數(shù)據(jù)存儲方式（MDB）的靈活時(shí)鐘系統(tǒng)，由于含有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的地址映射和數(shù)字模擬外圍接口的CPU，MSP430為混合信號應(yīng)用需求提供了解決方案。

　　電源電路模塊

　　在整個(gè)系統(tǒng)中，我用到了±5V、±12V， 2.5V， 3V。對于±5V和±12V這兩組電壓是采用專門的電源模塊來供電的。由于MSP430型單片機(jī)是低功耗的單片機(jī)，采用3V供電，要用專用的電源模塊來對單片機(jī)進(jìn)行供電。單片機(jī)的供電模塊是德州儀器公司的TPS76301，這個(gè)電源模塊是表面貼片式的，輸出電壓連續(xù)可調(diào)，可以輸出1.6-5.0V的電壓。只有5個(gè)管腳。它可以提供l50mA的電流，輸出電壓的應(yīng)用電路如圖2所示。

　　圖2 TPS76301的應(yīng)用電路

　　放大與濾波模塊

　　我在該低功耗系統(tǒng)的輸入通道中采用的前置放大器是TI公司的OPA349。輸入通道電路如圖3所示，該電路除了放大功能，還能具有濾波功能，消除無關(guān)的交流分量。

　　圖3 放大與濾波電路圖

　　RS-485通訊電路模塊

　　通訊模塊是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分梁。控制器通過通訊模塊實(shí)現(xiàn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)及有關(guān)信息的上傳和基本參數(shù)、控制命令等的接收，設(shè)計(jì)一個(gè)較成功的通信電路將直接影響到控制器的調(diào)試、功能發(fā)揮及其通用性。

　　圖4 RS-485串行通訊

　　圖4為RS-485通訊接口電路，單片機(jī)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過RS485收發(fā)器NAX485，由單片機(jī)的USARTI發(fā)送和接收。通訊方式為半雙工，由單片機(jī)的P3.5口控制數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性，RS-485為+5V單獨(dú)供電，采用高速光耦與其他電源完全隔離，不共地。由于傳輸線較長而且現(xiàn)場可能有電磁干擾，所以在傳輸線上并聯(lián)瞬變電壓抑制器TVSC，串聯(lián)熔斷器，并且傳輸線使用帶屏蔽層的電纜。