基于MSP430单片机的称重式液位仪的设计

基于MSP430单片机的称重式液位仪的设计

4 系统的主要硬件电路设计

4.1 V/F转换电路设计

       如图2所示，输入电压经射随器UD1A从LM331的7脚输入，电阻RD7 可以抵消6脚的偏流影响，从而减小频率误差，为了减少LM331的增益误差和由RD10、RD11、CD2引起的偏差，RD13选用51K电阻CD1为滤波电容。当6脚和7脚的RC时间常数相匹配时，输入电压的阶跃变化将引起输出频率的阶跃变化，如果CD3比CD1大的多那么输入电压的阶跃变化可引起输出频率的瞬间停止，6脚的电阻和电容可以差生滞后效应，以获得良好的线性度。

　　图2 V/F转换电路原理图

4.2液位检测及控制电路

       系统通过压力传感器进行数据信号采集，采集到的信号经过运算放大器进行信号放大。放大后的信号送入V/F进行压频转换，将其输出的频率信号作为中断请求信号接至MCU的P2.4脚，由MCU对其进行处理后，将其转换成液位值，并根据液位设定值和上、下限值控制相应的电磁阀，使容器内液位高度与设定值保持一致。为便于电路的调试和观察，每个电磁阀都设有工作状态指示灯，表明当前是出液阀还是进液阀正在工作。其控制电路见图3。

　　图3 液位测量及控制电路

4.3 声光报警电路设计

       声光报警电路由三极管、发光二极管、电阻、电容、蜂鸣器等组成，当所测到的液位值超过所设定的警戒值时，单片机发出报警信号，当收到报警信号后发光二极管OUT被点亮、蜂鸣器发出声音，产生声光报警。

5 系统软件设计

       系统的软件采用模块化结构设计，分为六大块即：系统初始化模块、LCD显示模块、按键识别及处理模块、液位检测及控制模块、主从站通信模块。时间、工作环境温度检测模块。

       系统通过初始化模块设置显示缓冲区、堆栈指针、操作标志和工作寄存器、各I/O端口的方向、系统定时器模块、通信模块、以及系统中断设置等。键盘模块负责按键的识别和按键处理，当有按键动作时调用相应的按键处理子程序进行处理。可实现对进出的液体量和上、下报警限进行设置，也可利用按键对各电磁阀进行手动控制。当液位超过警戒限时，调用液位检测及控制模块进行相应的控制，以使相应的电磁阀动作。在自动检测和自动控制的同时，将相关数据和控制参数，通过通信模块发送给主站。各从站在进行检测和控制的同时也在不断的侦听主站是否有命令或数据发送过来，如果有则立即处理。

6 结论

       本仪器可广泛应用于测量水、油、酸类、酒类、饮料等的液位高度。可根据设定的上下两个极限液位，自动控制进液和排液，并具有多台联网功能。本仪器工作性能稳定可靠，体积小，测量及控制准确灵敏，安装使用方便，功耗低。目前已在一家食品企业中投入使用。

创新点

       采用的16位单片机MSP430具有高性能低功耗的特点，是取代8位51系列单片机的较好选择。而且测量方法非常简洁且精度高、测试范围较广，具备称重功能和主-从站模式联网功能。