基于MSP430F133單片機的改進型浮子式液位計

在對傳統浮子式液位計優缺點進行分析的基礎上，介紹了采用TI公司MSP430F133單片機改進傳統浮子式液位計液位測量的方法，給出了具體電路的設計方法和軟件設計注意事項。

　　引言

　　為了用較低的成本完成大量程液位的長期可靠測量，筆者利用MSP430單片機的低功耗特性結合光電液位的絕對位置測量功能設計了一種新型液位計—磁光液位計，現簡要介紹如下。

　　1 機械工作原理

　　本液位計同普通光電液位計一樣有一個光電碼盤(如圖1所示)，碼盤白色部分反射光線，而黑色部分吸收光線，圖2所示的光耦和圖1所示的碼盤間距約2mm，并采用圓心安裝。光耦隨電路板固定在液位計外殼上，液位變化時浮子牽引水位輪轉動，安裝在同一軸上的碼盤也隨水位輪作圓周運動，當碼盤旋轉時，碼盤就會吸收或反射來自光耦的光線，從而使8位光耦根據碼盤和光耦的相對位置輸出8位格雷碼編碼，傳統的光電液位計用一個減速齒輪帶動另一個碼盤轉動從而獲得高位編碼，而本液位計摒棄了所有的齒輪減速機構，用安裝角度為120°的三只干簧管來計算碼盤旋轉的圈數，當碼盤旋轉時安裝于其上的磁鐵依次吸合三只干簧管，根據這一次序就可以判斷液位是以液位上升的方向增加圈數還是以液位下降的方向減少圈數。這樣一來單圈的絕對位置可以通過碼盤的編碼得到，而旋轉的圈數可以由干簧管的吸合次序得到，綜合起來就可以得到液位高程，從而完成液位的測量。

　　2 MSP430單片機簡介

　　MSP430系列是TI公司的超低功耗單片機，它有多種低功耗模式，在LPM4模式時的典型工作電流僅為0.1μA，并能在6μs內響應外部中斷;另外它還有特別寬的工作電壓范圍：1.8～3.6V，實際使用中發現：常溫下即便電源電壓為1.2V，該器件仍能全速正常工作。MSP430F133的性能特征見表1。

　　表1 MSP430F133的性能特征

　　設計時選用一只1F的電容來儲存電能，假設加上12V電源后電路充電電流為100mA，充電時間為2s，則按0.5μA(實際放電電流不大于此數據值)放電可持續110小時。因此只要液位測量間隔不大于110小時就能保證單片機在掉電期間正常工作。在本電路中MSP430平時以內部RC振蕩器作為主時鐘，以鐘表晶體振蕩器(32768Hz)作為通信時鐘，最高通信速率可達9600bps，低功耗LPM4時關閉所有時鐘源。