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摘要本次设计内容为基于MSP430单片机的温湿度检测系统。
温度和湿度是药房、粮仓、温室大棚等场所的重要的环境因子，本文提出了一种基于MSP430F149单片机的温湿度检测系统设计，该系统设计方案具有测量准确、调试方便、可实时记录信息等特点，并可广泛应用于条件恶劣、人员不便进入的场合。
本次设计以MSP430F149单片机为基础，在分析其工作原理及相应管脚作用的基础上，结合我国现有气候的特点，进行温度、湿度参数的检测系统设计，完成了温湿度检测系统的方案，包括温度检测系统、湿度检测系统，使检测所得的数据量达到生产等环节过程中的精确要求。
温湿度检测系统的控制方案共有5个主要部分；其中包括温度检测系统、湿度检测系统、显示电路、电源电路。
本次设计对温湿度检测系统组态采用美国德州仪器开发的MSP430单片机，并在设计内容里详细介绍了MSP430单片机的相应优势及工作原理。
此次设计共分5章内容，主要包括温湿度检测系统简介、基本硬件介绍、硬件电路设计、软件程序设计等内容，全方位解析温湿度检测系统及其相应显示的方案，根据精度对生产等环节的要求进行各种精度的确定，包括传感器及运算电路，以实现系统最优且安全可靠。
关键词：MSP430F149单片机；温度检测；湿度检测IAbstractThe content of this design is the humidity and temperature monitoring system based on MSP430 Single-Chip Microcomputer. Temperature and humidity are two important environmental factors in some places like pharmacies, granaries and greenhouses. The design for the humidity and temperature monitoring system based on the MSP430F149 Single-Chip Microcomputer is presented in this thesis. The design of the system is characterized by accuracy in mensuration, convenience in debugging and real time information-recording and also widely used in the places which are too harsh for people to enter.The design grounded on the MSP430F149 Single-Chip Microcomputer, considering exsiting climate characteristics in our country, is planned in detecting system about parameters of humidity and temperature on the premise that has analyzing the working principle and pin function. The design has completed the schemes of humidity and temperature monitoring system, including temperature detecting system and humidity detecting system, to make sure the data size of the detection can meet the precise request in production and other links. There are five major parts in the scheme of humidity and temperature monitoring system, comprising temperature detecting system, humidity detecting system,display circuit and power circuit. The design adopts the MSP430 Single-Chip Microcomputer configuration by Texas U.S in the configuration of humidity and temperature monitoring system and the advantages and the working principle of MSP430 are introduced in the design in detail.The design consists of five chapters, including introduction of temperature and humidity detection system, the basic hardware,the hardware circuit design, software programming, which analyzes the humidity and temperature monitoring system and shown schemes related. It also determines the accuracy considering the importance of exactness in production, including the sensor and arithmetic circuit, to achieve optimization and reliableness of the system.Keywords: MSP430F149; temperature detection; humidity detectionII目录第1章引言 (1)1.1课题的目的和意义 (1)1.2国内、外现状及发展趋势 (2)1.2.1国内现状及发展趋势 (2)1.2.2国外现状及发展趋势 (2)第2章温湿度检测系统简介 (3)2.1 温度测量部分 (3)2.2 湿度测量部分 (3)2.3 显示部分 (3)2.4 电源部分 (3)第3章基本硬件介绍 (4)3.1 MSP430单片机 (4)3.1.1处理能力强 (4)3.1.2运算速度快 (4)3.1.3超低功耗 (4)3.1.4方便高效的开发环境 (5)3.1.5 MSP430F149系列 (5)3.1.6 MSP430F149各管脚 (5)3.2 DS18B20温度传感器 (8)3.2.1 4个主要的数据部件 (9)3.2.2 技术性能描述 (11)3.2.3应用范围 (12)3.2.4 DS18B20工作原理 (12)3.2.5 DS18B20引脚定义 (13)3.3 HM1500湿度传感器 (13)3.3.1 HM1500内部结构 (13)3.3.2 额定参数 (13)3.3.3 特性 (13)3.3.4 环境适应性 (14)3.3.5 HM1500湿度测量 (14)3.3.6 HM1500模拟线性电压输出 (14)第4章硬件电路的设计 (16)4.1 基础电路设计电路设计 (16)4.2 重要模块电路的设计 (16)4.2.1 温度检测电路的设计 (16)4.2.2 湿度测量电路的设计 (18)III4.2.3 电源转换电路的设计 (19)4.2.4 显示电路的设计 (20)第5章软件程序设计 (23)5.1 软件开发环境IAR FOR MSP430 (23)5.2 程序设计整体方案 (23)5.3 温度测量程序 (25)5.3.1 DS18B20温度传感器的驱动 (25)5.3.2 温度的测量与显示程序 (25)5.4 湿度测量程序 (25)第6章结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (30)附图 (46)IV第1章引言1.1课题的目的和意义这次毕业设计选题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学知识应用于生产生活当中，掌握温、湿度测量系统设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。
基于MSP430F149单片机的多路无线温度检测系统温度在人类日常生活中扮演着极其重要的角色，同时在工农业生产过程中，温度检测具有十分重要的意义。
现阶段温度检测主要是有线定点温度检测，其温度检测原理为单片机利用温度传感器检测温度，并在数码管或LCD 上进行温度显示。
同时由于系统没有报警功能，故需要人为来判断是否需要进行升温或者降温,这使系统的检测丧失了实时性。
另外，在某些环境恶劣的工业环境，以人工方式直接操作设置仪表测量温度也不现实，因此采用无线方式进行温度检测尤为必要。
目前有些设计能够实现无线温度采集，但功耗过高是其最大的缺点。
在实际温度控制过程中既要求系统具有稳定性、实时性，又需要使系统功耗低及保证温度的均匀性，因此设计一种低功耗的多点无线温度检测系统很有意义。
本文提出一种采用低功耗单片机MSP430F149 单片机实现的多点无线温度测量系统，解决了上述问题。
该系统能实现对温度智能化的检测，能够同时进行多点温度检测，是可以实现远程控制的无线温度检测系统。
低功耗、实时性的无线温度检测是该设计的最大特点。
1 系统构成系统分为下位机、上位机和PC 机三部分。
PC 机是整个系统的最上层，负责对下位机的控制和管理，并对收集到的各个节点的数据进行存储和处理。
由于下位机无法直接与PC 机通信，这就需要使用上位机作为中间媒介。
上位机与下位机通过无线模块通信，与PC 机采用有线连接。
该设计采用MSP430F149 单片机作为核心控制模块，其最主要特点为低功耗。
MSP430F149 具有双串口的特点，利用其中的一个串行口与PC 机进行通讯时，两者之间必须通过RS 232 电平转换芯片。
单片机与无线发射模块。
基于MSP430F149单片机与模糊控制的温控仪设计凌泽明【摘要】温度是科学技术中最基本的物理量之一,在工业生产和生活中,常常是表征对象和过程状态的重要参数,其控制具有非线性、时滞性和不确定性,用传统的控制达不到好的控制效果.设计一种以单片机MSP430F149为系统的核心部件,并将模糊控制算法应用到其中的温控仪上,温度控制范围为常温0～100℃,设定温度值与测量温度值实时显示,控制精度可达±0.5℃.该系统采用恒流供电,电路较简单,成本低,温度控制精度高,可以广泛应用于需要进行恒温控制的生产和生活中.%Temperature is one of the basic physical quantities in science and technology. In industrial production and life, it is an important parameter which often characterizes the state of objects and process. The traditional control for temperature can not achieve a good effect because of its nonlinear, time delay and uncertainty. A temperature controller, in which the fuzzy control algorithm is applied and MSP430F149 microcontroller is taken as a core component, is designed. Its temperature con-trol range is 0~100 ℃. Its temperature setting valu e and measured value are displayed in real-time. The temperature control accuracy is ± 0. 5℃. The system uses constant current power supply. Its circuit is simple. Its cost is low. Its temperature control accuracy is high. It can be widely used in the production and life which need temperature control.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)018【总页数】3页(P146-148)【关键词】MSP430F149;温度值实时显示;模糊控制;温控仪【作者】凌泽明【作者单位】宜宾职业技术学院,四川宜宾644003【正文语种】中文【中图分类】TN919-340 引言温度控制对于工业和日常生活等领域都具有广阔的应用前景，很多应用领域, 需要精度较高的恒温控制[1]，由于其控制具有非线性、时滞性和不确定性，用传统的控制达不到好的控制效果。
水温控制系统摘要：本系统以MSP430F149超低功耗MCU为核心,以DS18B20为温度传感器进行温度检测，采用电热棒进行加热。
该控制系统可根据设定的温度，通过PID算法调节和控制PWM波的输出，控制电磁继电器的通断时间从而控制水温的自动调节。
该系统主要包括MSP430F149单片机控制器模块、DS18B20测温模块、键盘模块、继电器控制模块及LCD12864液晶显示模块等构成。
具有电路结构简单、程序简短、系统可靠性高、操作简便等特点。
关键词：MSP430 DS18B20 PID算法PWM LCD12864目录一、任务及要求 (1)1.1设计任务 (1)1.2要求 (1)1.2.1基本要求 (1)1.2.2发挥部分 (1)二、方案设计与论证 (2)2.1 温度检测电路方案选择 (2)2.2显示电路的方案选择 (2)2.3加热和控制方案选择 (2)2.4控制算法选择与论证 (3)三、系统硬件电路设计 (3)3.1系统结构框图 (3)3.2控制器模块 (3)3.3温度检测电路设计 (4)3.4加热控制电路设计 (5)3.5键盘及显示电路设计 (5)3.6电源电路设计 (6)四、软件设计 (6)4.1 PID算法设计 (6)4.2程序流程图 (8)4.2.1主程序框图 (8)4.2.2 LCD12864程序流程图 (9)4.2.3 PID程序流程图 (10)4.2.4 DS18B20水温检测程序流程图 (11)五、系统测试及分析 (12)5.1系统调试 (12)5.1.1控制模块的调试 (12)5.1.2 温度检测模块 (12)5.1.3 继电器的检测 (12)5.2测试结果及分析 (12)5.2.1测试仪器 (12)5.2.2测试方法 (13)5.2.3测试结果 (13)六、设计总结 (14)七、附录 (15)附录1 仪表器件清单 (15)附录2 水温控制系统原理图 (16)附录3 程序设计 (17)一、任务及要求1.1设计任务该水温控制系统是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算输出控制加热装置以实现水温控制的全过程。
摘要摘要本文旨在设计一个基于MSP430单片机的高精度的温度测试系统，以应用于实际温度测控。
有两个主要要求：1.用LCD做显示器。
2.微功耗实现。
预期成果是使得该系统测温精度达到±0.5℃，测温范围达到0℃-100℃，实现uA级功耗。
基于上述要求，论文首先介绍了超低功耗16 位单片机MSP430F149和数字温度传感器DS18B20 的基本特性，内部结构和应用，然后结合液晶显示模块MG-12232，画出了PROTEL电路图，PCB图，设计了一个小型测温系统，并写出了相应的程序代码。
利用MSP430 单片机的超低功耗以及DS18B20 的单线接口方式，实现了整个系统的低功耗，结构简单，性能稳定，经济实用。
最后基于集成开发环境IAR Workbench 给出了主要的C430函数。
关键词：测温系统，MSP430F149， DS18B20ABSTRACTABSTRACTThis article is for the purpose of designing one based on the MSP430 monolithic integrated circuit high accuracy temperature test system, meets uses in the actual temperature observation and control. Some two overriding demands: 1. uses LCD monitor.2. ultra-low power realizations. The anticipated achievement is causes this system temperature measurement precision to achieve ±0.5℃, the temperature measurement scope achieves 0℃-100℃, realizes the uA level power.Based on the above request, the paper first introduced ultra low power loss 16 monolithic integrated circuit MSP430F149 and the digital temperature sensor DS18B20 basic characteristic, the internal structure and the application, then union liquid crystal display module MG-12232, has drawn the PROTEL circuit diagram, the PCB chart, has designed a small temperature measurement system, and has written the corresponding procedure code.Using the ultra-low power of the MSP430 microcontroller and the 1-WARE interface mode of the DS18B20, the ultra-low power、simple structure、stable performance and practicality of the whole system is realized.Some primary C430 functions are presented in the IAR Workbench IDE.Key words: temperature detecting system，MSP430F149，DS18B20目录目录第1章引言 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题简介 (1)第2章MSP430单片机 (3)2.1 MSP430系列单片机的特点 (3)2.2 MSP430系列的内部结构概述 (5)2.3 MSP430单片机的端口介绍 (9)2.4 MSP430单片机复位电路 (11)2.5 Msp430单片机时钟模块 (11)2.6 MSP430单片机WDT看门狗定时器 (14)2.7 MSP430低功耗结构 (16)2.8 MSP430单片机MSP430定时器 (18)第3章数字温度传感器 (20)3.1 DS18B20的特性 (20)3.2 DS18B20的外形和内部结构 (21)3.3 DS18B20工作原理 (22)3.4 高速暂存存储器 (24)3.5 DS18B20的应用电路 (26)第4章温度测试系统 (30)4.1 单片机电路 (31)4.2 电源电路和复位电路 (34)4.3 单片机与液晶模块的接口设计 (35)4.4 MSP430F149单片机与DS18B20的接口设计 (37)4.4.1 接口电路设计 (37)4.4.2 软件设计 (38)4.4.3 DS1820使用中注意事项 (38)4.5 系统软件设计 (39)参考文献 (42)电子科技大学学士学位论文致谢 (43)附录一 (44)附录二 (45)附录三 (57)外文资料原文 (63)中文译文 (68)第1章引言第1章引言1.1课题背景温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
基于MSP 430 F 149 的温/湿度检测系统摘要：介绍了基于MSP 430 单片机的温湿度检测系统的设计方案. 系统以MSP 430 F 149 单片机为核心，采用集成温湿度传感器AD 590 和HM 1500，给出温湿度检测系统的软硬件设计. 该系统具有结构新颖、电路简单和控制方便等优点，并可根据需要设置温度的上、下限，系统具有超过设置上、下限温度自动报警等功能. 实验证明该系统成本低、可靠性高，有着很高的实用价值.关键词：温湿度检测；MSP 430；AD 590；HM 1500中图分类号：TP 212 文献标识码：A随着社会经济的发展和科学技术的不断进步，许多情况下都需要对环境的温湿度进行限定，因此，为了随时可以检测温湿度以进行监测[1-2]．为此，本文利用集成温湿度传感器AD 590 和HM 1500 的测量快速、使用简便等特点，同时结合MSP 430 单片机强大的功能，设计了一个监控系统来对温湿度进行实时监控以进行超限报警．本系统测量准确、调试方便、可实时记录报警信息、方便工作人员排故，并且也可广泛应用于条件恶劣、人员不便进入的场合．1 温、湿度检测系统的总体方案系统的总体设计方案如图1 所示．方案采用分别设计温度和湿度采样电路的方法，将集成温度传感器AD 590 采集得到的电流信号和湿度传感器HM 1500 采集到的电压信号转换为给定范围内的电压信号．然后由单片机MSP 430 F l49 的A/D 采样端口将该电压信号读入，如果温度值大（小）于门限值或者湿度大（小）于门限值就给出报警信号，同时点亮红或绿灯以区分温度或湿度超限．并且上下门限值可以通过按键进行相应的设定．同时，系统还可以把所测的温、湿度值实时显示出来．2 器件选择2．1 MSP 430 F l49 单片机MSP 430系列单片机是TI公司推出的功能强大的超低功耗l6位混合信号处理器．该系列单片机以其极低的功耗、强大的处理能力、丰富的片上外围模块、方便高效的开发方式等特点，被广泛应用于便携式仪表、智能传感器、实用检测仪器、电机控制等领域．为最大限度地利用单片机端口和片内外设并降低设计成本，本设计选用MSP 430 F 149，该单片机有6 个I/O 端口，同时内置l2 位AD 采样器，可完全满足温湿度采样的精度要求[3-4]．2．2 AD 590 温度传感器AD 590 是美国AD 公司生产的二端式集成温度-电流传感器，该器件体积小、重量轻、性能稳定．测温范围为-50～＋150 ℃；线性电流输出为1 A；线性度好，测量精度为±0．3 ℃；电源电压范围为4～30 V．当电源电压在5～10 V 之间，电压稳定度为 1 ％时，其误差只有±0．1 ℃[5]．图1 系统硬件结构图Fig．1 Hardware structure of systemAD590 HM1500MSP430F149LCD键盘报警LCDMSP 430 F 149信号调理AD 590 HM 1500第28卷第8期河南科学河南科学2．3 HM 1500 湿度传感器线性电压输出式集成湿度传感器HM 1500 采用获得专利的湿敏电容HS 1101 设计制造．其湿度测量范围为5 ％～99％（相对湿度）；相对湿度精度为3％；工作温度为-30～＋60 ℃；工作湿度范围为0～100 ％（相对湿度）；供电电压为5 V （最大电压DC16V）；可输出DC 电压为1～4 V；响应时间为5 s，适用于工业级场合[6]．3 信号调理电路设计3．1 温度测量电路设计考虑到AD 590 温度传感器的输出电流源特性．设计的温度信号测量电路如图 2 所示．该电路的温度测量范围为-10～＋50 ℃．AD 590 采用15 V 电压供电；电阻R1 用于调整零点；电阻R3 为精密电阻，用来调整增益．运放的同向端输入2．50 V 精密参考电压，该电压由TL 431 提供．IN 端输入AD 590 的电流．OUT端输出为相应转换所得到的电压．根据AD 590的特性，在-10℃时，流过电流为262．2 μA．设计使这部分电流全部流过R1，R2，而其后增加的电流均流过R3，OUT 端的输出电压为V out=2.5-R3 （I-262.2）=2.5-39 （I- 2.5R1 +R2）．（1）当温度在-10～＋50 ℃之间变化时，该电压就在2．5～0 V 之间反向线性变化，调节R2 的阻值大小可以消除不同传感器的零点误差[5]3．2 湿度测量电路设计图2 温度测量电路Fig．2 Temperature measurement circuit 图3 湿度测量电路Fig．3 Humidity measurement circuitAD590D1D2LM224LM224R1 R2R3R4R5C1KTL431-+-+ 1.0k 9.1k39k50010 AVREF+15VVCC+5V +5V5k+5VOUTLM 224+15 VAD 590R3R1 R2R4R539 k1.0 k 9.1 k5 kLM 224TL 431AVREF C1 10 μ+5 V500 Ω+5 V +5 V VCCD1OUTD2 +-+-D1D2LM224 LM224R4 -+-+VCC+5V+5V2.4k OUT-++5V2.0kR3R6 R7 2.4k 2.0k R52.0kR12kR21K+2.5V HM1500+2.5 V+5 V R1R22 k1 kR52.0 kHM 1500- R62.4 kR72.0 k++5 VLM 224LM 224D 2D 1VCC+5 VR32.4 kR42.0 k-+-+OUT1002 - -2010年8月张景文等：基于MSP 430 F 149 的温/湿度检测系统由于该电路中没有负压．电路的主体采用差分式减法电路，精密电阻R3 ＝R6 ＝2．4 k Ω，R4 ＝R7 ＝2 kΩ，用这4 个电阻可调节增益．通过HM 1500 传感器测量所得到的湿度电压信号从IN 端输入，差分的另一侧输入．由TL 431 提供2．5 V 的精密电压分压后可得到1．0 V 左右的电压．并由此可以得到输出电压的计算公式为V out=R4R3（Vin -Vs）．若输入电压在1～4 V 之间变化，则输出电压就相应在0～2．5 V 之间变化．调节R1 可以消除不同的湿度传感器的零点误差．3．3 键盘、显示器接口电路键盘部分提供一种扫描工作方式，它与4个独立按键相连接，能对键盘不断扫描，自动消抖，自动识别出按下的键，并给出键码．显示部分为1602 液晶显示芯片，可以显示 2 行16 个字符．系统中设置的4 个键均为功能键用以实现温湿度的自动加、减 1 功能来实现越限值设定．3．4 声光报警电路该电路根据超出温、湿度上下限给出声光报警信号．通过不同颜色的光来确定是温度或湿度超限．4 软件设计方案考虑本系统对于实时性要求较高，同时程序并不复杂，因此采用C 开发软件[7]．根据软件的功能将软件分成不同模块，每个模块完成一定的功能，模块与模块之间相对独立，这样不但结构清晰，而且便于阅读，调试和提高程序的利用效率．温/湿度检测系统主要完成检测功能．系统软件采用结构化的设计思想，根据功能可以将软件分为主程序、键盘中断服务程序、A/D 转换子程序、声光报警子程序、显示子程序组成．系统的主程序流程如图 4 所示．主程序中的程序初始化包括寄存器设置和相关单元清零设置等．系图4 主程序流程图Fig.4 Flowchart of main programming- ! " # $ % & '( ) * + , - ) .( ) * + , / ) . " # " #启动温度声光报警（红光）启动湿度声光报警（绿光）湿度超限温度超限进行异常分析是否超限显示子程序进行温，湿度数据处理启动温度A/D转换启动湿度A/D转换是否有键按下开启中断系统初始化关闭中断关闭看门狗开始NYNY1003 - -第28卷第8期河南科学河南科学统上电以后，首先温湿度信号采样，然后进入循环状态进行温湿度信号采样，接着对采样得到的数据进行处理并存储，把得出实际温、湿度值与设定值进行比较，实现声光报警．5 结论本系统最大的特点是测量准确、结构简单、调试使用方便、性价比高、可以单独使用，也可以和上位机连接．为了确保整个系统运行的稳定性，本系统还用硬件设计上采用了单片机上电复位电路，而在软件设计中则加入了看门狗和软件陷阱．实验证明，该装置运行可靠，测量误差小，具有很好的应用效果，因此，可以广泛应用于工业环境中对温度或者湿度有超限报警要求的场合．参考文献：［1］朱旭光，刘建辉．农业大棚的温湿度控制系统［J］．自动化技术与应用，2005 （2）：45-47.［2］张全国，徐广印，杨群发，等．户用钢制辅热式沼气发酵系统试验研究［J］．太阳能学报，2004，25 （6）：755-759.［3］沈建华，杨艳琴，翟骁曙．MSP 430 系列l6 位超低功耗单片机原理与应用［M］．北京：清华大学出版社，2004．［4］魏小龙．MSP 430 系列单片机接口技术与系统设计实例［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2002．［5］逢玉台，王团部．集成温度传感器AD 590 及其应用［J］．国外电子元器件，2002 （7）：22-24．［6］洪家平．基于PIC 系列单片机的智能湿度测量［J］．仪器仪表用户，2004 （6）：56-57.［7］谭浩强．C 程序设计［M］．2 版. 北京：清华大学出版社，1999．Temperature /Humidity Detection System Based on MSP 430 F 149Zhang Jingwen1，Wang Linjun2，Zhang Zhen3，Gao Weilang4，Wang Jiansen1（1．School of Energy and Power，University of Technology，Lanzhou 730050，China；2．College of Mechano-Electronic Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China；3．Shenyang Power Supply Section，Shenyang Railway Bureau，Shenyang 110003，China；4．College of Mechanical Engineering，Anhui University of Technology，Ma’anshan 243002，Anhui China）Abstract：This paper presents a new design of hardware and software based on MSP 430 micro-controller for thetemperature and humidity testing system．The MSP 430 F 149 micro-controller is used as the central unit and anintegrated temperature and humidity sensor AD 590 and HM 1500 is applied．The system possess of many exce-llences，including its novel structure，simple circuit and expedient control．The upper and lower limit value of thetemperature and humidity detected by this system can be set discretionarily and an alarm will be given by systemif the temperature exceeds the limits．Experimental proof of the system’s low cost，high reliability and have highpractical value．Key words：temperature and humidity testing；MSP 430；AD 590；HM 15001004 - -。
基于MSP430单片机的温度测控装置的设计与开发设计与开发基于MSP430单片机的温度测控装置一、引言随着科技的不断进步，温度测控装置在生活和工业中扮演着重要的角色。
本文将介绍基于MSP430单片机的温度测控装置的设计与开发。
该装置可以用于实时监测环境温度，并根据设定的阈值控制温度。
二、硬件设计1.传感器选择：本设计采用温度传感器DS18B20。
它是一种数字式温度传感器，通过一根串行线来与单片机通信。
2.电路连接：将传感器与MSP430单片机连接。
传感器的VCC引脚接单片机的3.3V电源，GND引脚接地，DQ引脚接到单片机的GPIO引脚。
3.LCD模块：为了显示当前温度和控制参数，我们需要一个LCD模块。
将LCD模块的数据引脚接到单片机的GPIO引脚。
4.电源：设计一个适当的电源电路，以提供所需的电压和电流。
三、软件设计1.硬件初始化：在程序开始时，初始化MSP430单片机的GPIO引脚，配置传感器引脚为输入模式和LCD数据引脚为输出模式。
2.温度采集：通过传感器的引脚与单片机通信，获取当前温度数据。
传感器采用一线式通信协议，在读取温度数据之前，先向传感器发送读取命令，然后从传感器接收数据。
单片机通过GPIO引脚进行数据的收发。
3.温度显示：将获取到的当前温度数据通过LCD模块显示出来。
4.温度控制：设定一个温度阈值，当实际温度超过阈值时，单片机控制继电器等设备进行温度调节。
可以采用PID控制算法，根据当前温度与设定温度的差异，调整控制设备的输出。
5.程序循环：通过一个无限循环来保持程序运行。
四、测试与验证1.硬件测试：对硬件电路进行测试，确保传感器和LCD模块的接线正确，电源电压稳定。
2.软件测试：通过模拟不同温度值，确认温度采集、显示和控制功能正常。
3.综合测试：将温度测控装置放置在实际环境中，观察温度采集和控制性能，根据需要进行调整。
五、结论本文设计与开发了基于MSP430单片机的温度测控装置。
基于MSP430F149的温度采集报警系统的设计和实现引言随着电子计算机信息技术的不断发展和完善，采用单片机实现的温度监控系统的应用越来越多。
且采用单片机实现的温度监控系统具有自动化和无人值守等特点，使得它们在许多应用场合得到了广泛的应用。
本文介绍的温度采集报警系统具有一定的通用性，它采用传感器与单片机的A/D 通道相连，简化了模拟采集的设计，从而减小设计的复杂性，增加系统的可靠性，也同时减小了PCB 的面积。
报警和显示模块主要是驱动蜂鸣器实现报警功能和便于实时观察。
该系统充分体现了智能化、低功耗、高精度的发展趋势。
重点在于传感器的设计及智能化、低功耗的硬件电路设计上。
2 系统硬件设计与实现（单元电路设计）系统以单片机MSP430F149 为核心。
本系统的功能设计目标应该包括以下几个方面：键盘输入模块、传感器采集模块、显示模块、报警模块、CPU 处理模块和电源供电及复位模块等。
下面详细介绍一下各单元的硬件电路和实现的功能。
2.1.1 电源部分设计整个系统采用3.3V 供电，考虑到硬件系统对电源要求具有稳压功能和纹波小等特点，另外也考虑到硬件系统的低功耗等特点，因此该硬件系统的电源部分采用TI 公司的TPS76033 芯片实现，该芯片能很好满足该硬件系统的要求，另外该芯片具有很小的封装，因此能有效节约PCB 板的面积。
为了使输出电源的纹波小，在输出部分用了一个2.2uF 和0.1uF 的电容，另外在芯片的输入端也放置一个0.1uF 的滤波电容，减小输入端受到的干扰。
2.1.2 复位电路部分设计在单片机系统里，单片机需要复位电路，复位电路可以采用R-C 复位电路，也可以采用复位芯片实现的复位电路，R-C 复位电路具有经济性，但可靠性不高，用复位芯片实现的复位电路具有很高的可靠性，因此为了保证复位电路的可靠性，该系统采用复位芯片实。
邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技术创新单片机开发与应用《ＰＬＣ技术应用２００例》您的论文得到两院院士关注基于ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机的温度监测系统的设计ＤｅｓｉｇｎｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＢａｓｅｄｏｎＭＳＰ４３０Ｆ１４９（１．中国科学院近代物理研究所２．中国科学院研究生院）王晓银１，２王彦瑜１蒋锋１Ｗａｎｇ，ＸｉａｏｙｉｎＷａｎｇ，ＹａｎｙｕＪｉａｎｇ，Ｆｅｎｇ摘要：介绍了一种通用温度监测仪。
阐述了以ＭＳＰ４３０Ｆ１４９为核心的温度检测仪的硬件模块和软件设计。
该温度检测仪具有低成本、低功耗、可靠性高、抗干扰能力强等特点，根据不同需要可应用于多种温度检测系统中。
关键词：ＭＳＰ４３０，温度，检测系统中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：ＢＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｃｕｒｒｅｎｃｙｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．ＴｈｉｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｗａｓｂａｓｅｄｏｎＭｓｐ４３０Ｆ１４９，ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ．Ｉｔｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｔｒｏｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｌｏｗｃｏｓｔ，ｌｏｗｐｏｗｅｒ，ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｓｔｒｏｎｇｎｏｉｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓ，ａｎｄｍａｙｂｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｍａｎｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＭＳＰ４３０，Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ文章编号：１００８－０５７０（２００６）０７－２－００７７－０２１引言国家重点科学工程兰州重离子加速器—冷却存储环（ＨＩＦＲＬ—ＣＳＲ）是一个大型综合工程，其控制系统中有大量温度测量的场合。
在ＣＳＲ主环中磁场的作用是约束离子行为，带电粒子束在磁场中聚焦和传输，磁场性能的好坏直接影响到束流的品质，而磁铁温度又影响着磁场的安全性能，所以对磁铁线圈加电流时的温度测量就显得尤为重要。
基于这一要求设计了一种低成本，性能良好的测温仪。
２温度测量系统硬件设计本设计采用美国德州仪器公司的１６位单片机ＭＳＰ４３０Ｆ１４９。
它具有处理能力强、运行速度快、功耗低等优点。
其工作电压为１．８Ｖ￣３．６Ｖ；ＣＰＵ运行正交的精简指令集，片内寄存器数量多，存储器可实现多种运算；ＭＳＰ４３０Ｆ１４９中断源较多并可任意嵌套，系统处于省电状态，用中断请求唤醒只需６ｕｓ；它还具有丰富的片上外围模块，其１２位Ａ／Ｄ转换器带有内部参考源，采样保持，自动扫描等特性；１６位定时器ＴｉｍｅｒＡ具有４种工作模式，可同时进行多个捕获／比较功能；４８个可达独立编程的Ｉ／Ｏ口；２个串行通信接口ＵＳＡＲＴ０与ＵＳＡＲＴ１；ＦＬＡＳＨ存储器多达６０ＫＢ，擦写次数可达１０万次。
３温度测量原理在设计中要求测温范围在２０℃－７０℃，高于７０℃时报警，测温精度在±１℃，目前使用的温度监测系统精度比较低，响应时间比较慢，只能监测８路，我们拟用８个模拟开关可实现６４路监测。
电路主要考虑电桥测温，Ａ／Ｄ转换利用ＶＣＯ与单片机接口实现。
温度信号采用Ｐｔ１００传感器来采集。
Ｐｔ１００传感器是利用铂电阻的阻值随温度变化而变化、并呈一定函数关系的特性来进行测温。
其温度／阻值对应关系为：（１）－２００℃＜ｔ＜０℃时，ＲＰｔ１００＝１００［１＋Ａｔ＋Ｂｔ２＋Ｃｔ３（ｔ－１００）］（１）（２）０℃≤ｔ≤８５０℃时，ＲＰｔ１００＝１００（１＋Ａｔ＋Ｂｔ２）（２）式中，Ａ＝３．９０８０２×１０－３；Ｂ＝－５．８０×１０－７；Ｃ＝４．２７３５×１０－１２。
图１其主要技术参数如下：测量范围：－２００℃～＋８５０℃；允许偏差值△℃：Ａ级±（０．１５＋０．００２│ｔ│），Ｂ级±（０．３０＋０．００５│ｔ│）；热响应时间＜３０ｓ；最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥２００ｍｍ；允通电流≤５ｍＡ。
另外，Ｐｔ１００温度传感器还具王晓银：硕士研究生基金项目：国家九五重大科学工程无编号７７－－技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００６年第２２卷第７－２期３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》单片机开发与应用有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。
测量系统方框图如图１所示２．０数据采集单元设计中Ｐｔ１００与电阻组成的桥式电路把由温度变化而引起的Ｐｔ１００的阻值变化转化为电压变化输入运算放大器，放大后的信号由ＭＳＰ４３０进行Ａ／Ｄ转换，由于现场条件恶劣，考虑测量精度要求，放大后的部分信号采用电压频率转换技术实现Ａ／Ｄ转换，将测得数据存入ＲＯＭ表中，对由ＭＳＰ４３０的Ａ／Ｄ转换结果进行线性化补偿。
在桥式测温电路中为了消除连接导线电阻引起的测量误差，ＰＴ１００采用了三线直接法。
桥电压的波动也会给温度测量带来较大的误差，故采用＋１０Ｖ的基准电压对电桥电路供电，限制其电压波动。
电桥电路如图２所示图２压控振荡器ＬＭ３３１是一电压／频率转换芯片，它的突出特点就是把模拟电压转换成抗干扰能力强，可远距离传送并能直接输入计算机的脉冲串，由ＭＳＰ４３０单片机的Ｔｉｍｅｒ模块来测输出频率以实现Ａ／Ｄ转换功能。
ＬＭ３３１使用了温度补偿能隙基准电路，因而具有极佳的温度稳定性，最大温漂为５０ｐｐｍ／℃，同时该器件的脉冲输出可与任何逻辑形式兼容；ＬＭ３３１可单、双电源供电，电压范围为５～４０Ｖ；满量程范围１Ｈｚ～１００ｋＨｚ；最大非线性误差为０．０１％。
ＬＭ３３１其电压／频率对应关系为：Ｆ０＝ＫＶｉ其中Ｋ＝ＲＳ／（２．０９Ｒｔ＊Ｃｔ＊ＲＬ）Ｒｓ＝Ｒｓ１＋Ｒｓ２由于ＭＳＰ４３０为１６位计数器，故在该设计中选用Ｒｓ＝３３Ｋ，Ｒｔ＝６．８Ｋ，Ｃｔ＝２２００Ｐ，ＲＬ＝１００Ｋ，由于Ｒｓ、ＲＬ、Ｒｔ和电容Ｃｔ会直接影响Ｆ０的转换结果，故在电路中电阻均采用精密电阻，电容采用漏电流小的云母电容。
ＬＭ３３１电路原理图如图３所示：图３２．１通讯接口单元ＭＳＰ４３０Ｆ１４９具有通用的串行通信接口，它允许７或８位串行位流以预设的速率或外部时钟确定的速率移入、移出ＭＳＰ４３０。
设计中单片机与上位机之间的数据传送经过ＲＳ－４８５收发器ＭＡＸ４８５，由ＵＳＡＲＴ１接收与发送。
经过嵌入式网关Ａｔｍｅｇａ１２８接入以太网中，用户就可以进行远程访问了。
数据通讯方式为４线，全双工，波特率为５７６００ｂｐｓ，由单片机的Ｐ４口控制其数据的接受与发送。
２．２键盘显示单元键盘接口采用行列扫描的方法实现，在系统工作时，ＭＣＵ要不断地查询有没有按键被按下，这使其工作效率很低，在设计时使用Ｉ／Ｏ口中断方式实现键盘输入，而ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的Ｐ１、Ｐ２口均可用于对外部事件的中断处理，正好适应了这一工作要求。
设计中ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的Ｐ２口接键盘，大大提高了ＭＣＵ的效率。
显示单元采用主控制驱动为ＨＤ４４７８０的液晶显示模块ＦＭ２０４Ａ，其模块结构紧凑轻巧，装配容易，具有标准的接口特性。
具有字符发生器ＲＯＭ，除了可显示１９２个标准字符外，还可自定义８个特殊字符。
４软件设计ＭＳＰ４３０系列是一种具有集成度高、功能丰富、功耗低等技术特点的１６位单片机，它可用Ｃ语言来完成程序设计，大大提高了开发调试的工作效率；同时用Ｃ语言所产生的文档资料也容易理解，便于移植；适用于ＭＳＰ４３０系列的Ｃ语言，与标准Ｃ语言兼容程度高。
在系统的软件设计中，采用模块化设计方法，使得程序结构清晰，便于今后进一步扩展系统的功能。
其模块程序由主程序、键盘处理模块、显示模块、通信模块、Ａ／Ｄ转换模块、Ｔｉｍｅｒ计数模块等组成。
上电后程序进行初始化，完成后进入巡回模式等待中断事件的到来，当有中断事件发生时，判断中断源并（转１０９页）７８－－邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技术创新单片机开发与应用《ＰＬＣ技术应用２００例》您的论文得到两院院士关注４．Ａ／Ｄ变换器：在软件无线电的设计中，Ａ／Ｄ器件的选择应保证软件无线电功能和性能的实现。
我们在设计系统是采用的是ＡＤ公司的ＡＤ６６４４。
ＡＤ６６４４是一种高速度、高性能的单片１４位模数转换器，它内含采样保持电路和基准源，能够精确变换宽带模拟信号（２００ＭＨｚ输入带宽），并具有低噪声（２４ｄＢ）和低失真（１００ｄＢＳＦＤＲ）特性，其采样速率可达６５ＭＳＰＳ，信噪比的典型值为７４ｄＢ。
３系统的仿真与测试由于电子调谐回路是设计重点，我们对电调谐回路的频谱性能进行了仿真和测试，选用的是ＡＮＳＯＦＴ公司的ＡｎｓｏｆｔＤｅｓｉｇｎｅｒ软件进行仿真，结果如下：从图中可以看出电调谐滤波器增益大致在－３０ｄＢ左右，具有较高的选择性，３ｄＢ带宽可达到２００Ｋ左右，在高频点带宽稍宽，但可满足我们的设计要求。
４结束语本文主要讨论了软件无线电接收机在短波波段实现射频数字化的一种方法，经过对整个系统的仿真和测试，系统基本达到了预期性能要求，另外，本系统还可以通过对电路进行适当的改进从而推广应用到其它频段，从而实现整个射频频段的数字化。
图９通道１．５ＭＨｚ－３．２ＭＨｚｆ０＝２．２０ＭＨｚ图１０通道１４．５ＭＨｚ－３０ＭＨｚｆ０＝２０．１０ＭＨｚ参考文献：［１］ＣｏｍｐｌｅｔｅＷｉｒｅｌｅｓｓＤｅｓｉｇｎ，ＣｏｔｔｅｒＷ．Ｓａｙｒｅ，２００１．［２］ＲＦ／ＭｉｃｒｏｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔＤｅｓｉｇｎｆｏｒＷｉｒｅｌｅｓｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＵｌｒｉｃｈＬ．Ｒｏｈｄｅ＆ＤａｖｉｄＰ．Ｎｅｗｋｉｒｋ，２０００．［３］铃木雅臣，晶体管电路设计，科学出版社，２００４．［４］陈丽静，舒勤．无线数据网络中的自相似性［Ｊ］，微计算机信息．２００５．１：１９３－１９５作者简介：朱洪亮（１９７７．７－）：男，汉族，新疆石河子人，信息工程大学信息工程学院硕士研究生，研究方向：软件无线电Ｅｍａｉｌ：ｎａｍｅ＿ｚｈｌ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ。
葛临东（１９４６．８－）：男，汉族，山东济南人，信息工程大学信息工程学院教授、博士生导师，研究方向：软件无线电。
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＺｈｕＨｏｎｇｌｉａｎｇ：ｍａｌｅ，Ｂｏｒｎｉｎ１９７７．ｇｒａｄｕａｔｅｓｔｕｄｅｎｔ．ＲｅｓｅａｒｃｈＡｒｅａ：ｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏ．ＧｅＬｉｎｄｏｎｇ：ｍａｌｅ，Ｂｏｒｎｉｎ１９４６．ｄｏｃｔｏｒａｌｔｕｔｏｒ，ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ．ＲｅｓｅａｒｃｈＡｒｅａ：ｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏ．（４５０００２郑州解放军信息工程大学）朱洪亮葛临东（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰＬＡ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，４５０００２）Ｚｈｕ，ＨｏｎｇｌｉａｎｇＧｅ，Ｌｉｎｄｏｎｇ通讯地址：（４５０００２河南省郑州市１００１信箱８３５分箱）朱洪亮（投稿日期：２００５．１１．１２）（修稿日期：２００５．１２．１４）（接７８页）进入相应的中断服务字程序中。
