基于MPS430微处理器的电子推拉力计的设计与实现

论文摘要

随着嵌入式设备广泛运用,数字液晶显示电子推拉力计也在市场出现并在教学试验,工业生产领域的精确计量得到大量的应用。基于电子推拉力计的发展现状,通过比较各种产品的优缺点,可以得出国内电子推拉力计发展有很大不足,为了满足自身需求,很多用户不得不用高价购买外国进口的产品。基于此,本文提出并设计一款基于中国国情的低价位高精度高性能的电子推拉力计。设计和实现这款数字液晶显示电子推拉力计,结合了先进的嵌入式技术、单片机技术及串口通信技术,并把它们融合在了这个系统中,得到了一款便携式、低功耗的数显电子推拉力计,它具有如下突出的特点:首先是功耗低,选择低功耗传感器和超低功耗的MSP430单片机,这样使得本系统的功耗非常的低;其次是高精度,系统的精度由于采用了误差控制,使得精度达到了国际上同类产品的先进水平的高精度;再次是产品的体积小,便于携带,实现了同类产品中没有的便携打印机模块;再次是在PC上实现数据存储和处理,方便了用户查看和对比历史数据,同时方便从PC发出控制指令来控制拉力计;最后本产品严格的控制了成本,成本价格约为国外同类产品的五分之一,有很强的市场竞争力。由于系统设计合理,开发严格按照技术标准进行,从系统实现后的测试结果数据可以看出,本设计己经达到了预期的设计目标,是一款有效的、经济的设计方案。现在,本系统已经在市场上出售,并取得了良好的市场预期。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外电子推拉力计参数比较
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 MSP430 系列单片机介绍
• 2.1 MSP430 系列单片机简介
• 2.1.1 MSP430 系列单片机功能特性
• 2.1.2 MSP430 系列单片机的应用
• 2.2 MSP430F4XX 型单片机
• 2.2.1 单片机CPU 介绍
• 2.2.2 单片机工作模式
• 2.2.3 FLASH 存储器
• 2.2.4 振荡器和系统时钟
• 2.2.5 数字I/O
• 2.2.6 LCD
• 2.2.7 看门狗定时器
• 2.2.8 比较器和基本定时器
• 2.3 MSP430 芯片的FET 开发方法
• 2.3.1 MSP430 芯片的JTAG 接口
• 2.3.2 FLASH 型仿真工具
• 2.4 本章小结
• 第三章 数字电子推拉力计的功能及需求分析
• 3.1 数字电子推拉力计的总体需求说明
• 3.2 数字电子推拉力计的整体需求说明
• 3.2.1 拉力传感器分析及选择
• 3.2.2 滤波器和放大器
• 3.2.3 MSP430 芯片型号选择
• 3.2.4 AD 转换模块
• 3.2.5 LCD 的选择
• 3.2.6 USART 串口原理及功能实现
• 3.2.7 打印机
• 3.3 本章小结
• 第四章 数字电子推拉力计系统硬件设计及电路实现
• 4.1 MCU 模块
• 4.1.1 MCU 功能详述
• 4.1.2 AD 模块介绍及参考电压
• 4.1.3 复位电路
• 4.2 键盘输入电路设计
• 4.3 输入通道电路设计
• 4.3.1 传感器
• 4.3.2 滤波电路
• 4.3.3 放大电路
• 4.4 LCD 显示电路设计
• 4.5 USART 电路设计
• 4.6 JTAG 电路设计
• 4.7 电源电路设计
• 4.8 晶振电路
• 4.9 指示灯电路设计
• 4.10 本章小结
• 第五章 数字电子推拉力计系统软件设计及程序实现
• 5.1 系统软件开发调试环境
• 5.2 MSP430 的指令系统
• 5.2.1 CPU 结构特点
• 5.2.2 指令系统概述
• 5.3 单片机模块程序实现
• 5.3.1 单片机系统流程说明
• 5.3.2 单片机系统初始化程序及main 函数
• 5.3.3 AD 转换子程序
• 5.3.4 LCD 模块程序
• 5.3.5 USART 模块程序
• 5.4 PC 用户接口模块程序
• 5.4.1 PC 机用户接口程序流程
• 5.4.2 初始化及main 函数
• 5.4.3 单片机设置指令及接口界面说明
• 5.4.4 校正指令及接口界面说明
• 5.4.5 数据采样及处理接口界面说明
• 5.5 本章小结
• 第六章 数字电子推拉力计总结与改进
• 6.1 功耗分析
• 6.2 精度分析
• 6.3 系统改进
• 6.4 本章小结
• 第七章 结束语
• 致谢
• 附录
• 附录A 数显电子推拉力计PCB 板图
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的成果