提出了一种基于MSP430单片机与LabVIEW的电子称量系统，包括称量硬件与LabVIEW上位机两部分。硬件执行机构包括电阻式平 行梁称重传感器、HX711AD转换电路、LCD12864显示屏、4X4薄膜键盘等模块；LabVIEW上位机可显示称重重量值、物品单价、金额信息 以及超重报警等。称量系统支持传感器换装改变最大称重量，具有测量简单、精度高、便于携带等优点。
引言
电子秤，生产生活中十分常见的一种测量工具，主要用 来进行计量质量，其使用领域广泛。电子称的使用已经融 入生活的方方面面，现代电子秤向小型化、智能化方向发展， 且具有成本低、集成度高、速度快、量程宽、精度高等优点， 极大地了方便生产生活，收到人们的欢迎。
本文提出的基于MSP430与LabVIEW的电子称量系统， 实现了传统电子秤与现代虚拟仪器技术相结合，具有精度 高、显示功能丰富等特点。
1.系统框架与流程
基于MSP430与LabVIEW的电子称量系统按照设计 要求由下位机执行机构与LabVIEW上位机两级结构组成。 两级结构之间通过RS-232串口进行通信。下位机电阻式 压力传感器将被测物体转换为传感器模拟信号，信号经过 滤波整形后通过HX711模块进行模数转换，将模拟信号 转换为数字信号，并将数据传给MSP430单片机。本文所 用MSP430单片机为MSP430F5529LP单片机。单片机 通过外接4X4薄膜键盘与LCD12864进行本地人际交互。 MSP430F5529对HX711模块传来的数据进行处理，得到 被测物体的重量值，并将重量数值发送给LabVIEW上位机。 LabVIEW上位机支持数据远程访问等扩展功能。特点具有 网络化、智能化特点。基于MSP430与LabVIEW的电子称 量系统组成如图1所示，系统工作流程如图2所示。
2.下位设计实现
数据采集部分由称重传感器、信号放大和A/D转换部 分组成。称重传感器为电阻式平衡梁称重传感器，信号放 大和A/D转换部分主要由专用型高精度24位AD转换芯片 HX711实现。
2.1电阻式平衡梁称重传感器
实验电子秤、邮政电子秤、厨房电子秤等一般选用双孔 悬臂平行梁应变式称重传感器。它具有精度高、易加工、结 构简单紧凑、抗偏载能力强、固有频率高等特点。
将电阻式应变片粘贴到受力的力敏型弹性元件上，当弹 性元件受力产生变形时，应变片将随之产生相应的应变，转 化成电阻变化。应变片按如图3所示的电路原理图进行连接， 力引起的电阻变化将转换为测量电路的电压变化。
电桥的四个臂上接工作应变片，都参与机械变形，同处 一个温度场，温度影响相互抵消，电压输出灵敏度高。
2.2 HX711 AD 转换
HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位 A/D转换器芯片⑷。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了 包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的 外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。 降低了电子枰的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该 芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信 号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开 关可任意选取通道A或通道B，与其内部的低噪声可编程 放大器相连。通道A的可编程增益为128或64，对应的满 额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B 则为固定的32增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳 压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供 电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器 不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始 化过程。
2.3 MSP430F5529 单片机
MSP430F5529单片机配置集成的USB层和物理层支 持USB 2.0,4个16位定时器,一个高性能的12位模拟数字 转换器(ADC),两个通用串行通信接口（USCI),硬件乘法器、 DMA、实时时钟模块与报警功能，和63个I/O 口线。具有 较强的数据处理功能以及丰富I/O资源，方便支持外部设备 的接入。
MSP430系列单片机具有低功耗的特点，在CPU无 工作需要时，可进入低功耗模式，降低单片机功耗。综 合考虑成本、便携度以及数据处理能力，本文系统采用 MSP430F5529LP单片机作为下位机执行机构处理器。其中， MSP430F5529获取HX711数字信号关键查询如下：
HX711_Read(void) //增益选择128,25个数据周期 {
unsignedchar i;
SCKLOW;
count=0;
while(P2IN&BIT3);
for(i=0;i<24;i++)
{
SCKHIGH;
count=count<<1;
SCKLOW;
if(P2IN&BIT3)
16 |电子制作2017年7月
count++;
}
SCKHIGH;
count=countA0x800000;
SCKLOW;
return(count);
}
当HX711模块DOUT口从高电平变低电平后，单片机 向HX711 CLK 口输入25个时钟脉冲。其中第一个时钟脉 冲的上升沿将读出输出24位数据的最高位（MSB)，直至 第24个时钟脉冲完成，24位输出数据从最高位至最低位逐 位输出完成。
3.LabVIEW上位机设计
LabVIEW通过RS-232串口与MSP430下位机进行通 信，获取执行机构测量数据。LabVIEW工作流程如图4所示， 其LabVIEW上位机部分程序框图如图5所示闷。
LabVIEW上位机程序启动后将检测当前PC连接的VISA资源。用户通过选择VISA资源，并进行波特率、数据 校验、停止位等VISA配置资源，对VISA进行调用。上位 机系统成功调用VISA后，读取VISA缓冲区内数据，并将 数据存入队列（FIF〇，First in first out)，以保证数据在 内存中不会丢失。通过队列元素出队列，对下位机传来的数 据进行数据格式匹配解析得到测量结果。
4.系统测试与分析
系统采用 MSP430F5529LP 单片机，为 MSP430F5529
单片机最小板，系统设计小巧紧凑，使用无需进行测试。外 部输入、显示设备通过I/O资源输入MSP430单片机对其 进行控制，使用方便。
MSP430单片机与LabVIEW上位机通过PL2302USB 转RS-232模块进行通信。LabVIEW通过数据队列对数据进行保存处理，保证了数据无丢失现象。
该系统操作简便，性能稳定，精度高，成本低，人际交 互性能好，且易于扩展。系统设计智能化、自动化程度较高， 具备一定的实验、工业应用价值。
