基于MSP430的智能化多路温度巡检仪
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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。
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。
MSP430G2系列Launchpad开发板应用实例作品基于MSP430G2231实现的温度测试仪程江美国德州仪器半导体技术上海(有限)公司西安电子科技大学MSP430单片机联合实验室2011年12月目录第一章概述 (3)第一节系统介绍 (3)第二节总体设计方案 (3)第二章硬件系统设计 (4)第一节 MSP430G2系列Launchpad开发板组成及硬件资源 (4)第二节对传感器选型及性能指标参数进行介绍 (5)第三节单元电路 (6)1.电源电路 (6)2.信号调理电路 (7)3.发光二极管电路用于指示时间间隔的快慢。
如图3.4所示。
(8)4.按键电路。
如图3.5所示。
(8)5.显示电路。
如图3.5所示。
(9)第四节系统组成原理图 (10)第五节元器件清单 (11)第六节 PCB设计和实物图 (13)第七节硬件装配说明 (15)第三章软件系统设计 (16)第一节程序总体流程图 (16)第二节子程序API介绍 (18)第三节程序调试 (20)第四章总结与思考 (23)附件: (24)第一章概述第一节系统介绍本设计以MSP430G2231为核心,本作品选用MSP430G2231单片机,该单片机超低功耗,具有5种节电模式,1us内便可从待机模式唤醒,并具有一个强大的16位RISC CPU、16位寄存器和常数发生器,有助于最大限度的发挥代码效率。
此单片机还具有丰富的时钟源,包括LF、OSC和VLO。
它可通过串行口系统编程,无需外部编程电压,具有可编程的保密熔丝代码保护,它具有Spy-Bi-Wire仿真逻辑接口。
另外它还有10位IO口、8个比较器通道和16位的Timer_A定时器,带2路捕获和比较寄存器。
此单片机的IO口和Timer_A 定时器都具有强大的中断能力。
该作品的主要功能是:对Pt100温度传感器信号进行检测并显示检测结果,显示间隔时间可设定。
第二节总体设计方案PT100 是一个温度传感器,是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在-200℃至650℃的范围. 电阻式温度检测器(RTD,Resistance Temperature Detector)是一种物质材料作成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟著上升就称为正电阻係数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。
168机的安全系数[4]。
另对数据库的访问口令以及安全访问权限进行设置,也可以起到对数据库保护的作用。
4.2 电子商务加密现在电子商务的发展进程较快,人们不用走出家门就可要在网络上购买到及需要的商品。
但是在进行交易及商务活动时,就会有交易及货币转移的信息,而这些都是隐私。
如果不对网络进行保护,就会导致泄漏自己的个人隐私,严重者还会使个人的隐私被买卖或被别有用心的人利用。
或者不小心泄漏自己的银行账户信息,给自己造成经济损失。
所以为了保障我们的信息安全,可以在使用电子商务时加入set 等的数字签名、安全协议、数字证书等的技术方面的手段。
4.3 进行软件加密计算机作为平台可以使用各种软件,在帮助人们工作的同时,也个人们的日常生活带来了娱乐,也给人们的生活带来了很大的便捷,都使用这些软件时大家也要注意它的安全性。
运用数据加密技术既可以及时整理计算机里的有害病毒,保障软件的正常使用,还可以对软件里的加密文件以及敏感文件进行随时监控。
一旦发现黑客攻击,就可以迅速应对,保障软件的隐私不被网络黑客恶意截取,自然也不会危害到计算机系统。
4.4 局域网加密技术在同一个固定的区域里,把多台计算机连接成为计算机组,是计算机之间实现快速传递及信息共享的效果的就是局域网加密技术。
一般在企业得到内部使用的比较多,这样可以达到工作软件、文件信息,以及打印机等硬件设备共享的目的。
而在局域网的内部,如果不适用数据加密技术的话,就有可能会造成企业的隐私泄露,使重要信息文件得不到安全保护,进而造成严重的后果。
5 结语综上所述,虽然网络给我们的生活带来了巨大的便利性,党随之而来的网络风险也不能忽视。
所以我们一定要随时注意网络安全问题,尽量使用数据加密,达到对政府机关、企业,以及个人的信息安全保护的作用。
【参考文献】[1]韦焯思.数据加密技术在计算机网络安全中的应用价值研究[J].计算机产品与流通,2019(11):31+98.[2]李立.计算机网络通信安全中数据加密技术的应用[J].计算机产品与流通,2019(11):32.[3]汪炜军.数据加密技术在计算机网络安全中的应用分析[J].计算机产品与流通,2019(11):44.[4]孙佩雷.计算机网络安全中数据加密技术的应用探究[J].科学咨询(科技•管理),2019(11):41.课题立项号:GS[2018]GHB2418。
毕业设计论文基于msp430单片机和DS18B20使数码管显示的温度测量摘要:为了在现实生活和工业生产及过程控制中准确测量温度,设计了一种基于低功耗MSP430单片机的数字温度计,整个系统通过单片机MSP430F149控制DS18B20读取温度,采用数码管显示,温度传感器DS18B20与单片机之间通过串口进行数据传输,MSP430系列单片机具有超低功耗,且外围的整合性高,DS18B20只需一个端口即可实现数据通信,连接方便,通过多次实验证明,该系统的测试结果与实际环境温度一致,除了具有接口电路简单,测量精度高,误差小,可靠性高等特点外,其成本低,功耗低的特点使其拥有更广阔的应用前景。
关键字:温度测量MSP430单片机温度传感器DS18B20 超低功耗Abstract: in order to accurately measure the temperature in real life and industrial production and process control, a digital thermometer was designed with low power consumption based on MSP430 single chip microcomputer, the control system of DS18B20 read the temperature through the single-chip MSP430F149, the use of digital tube display, temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer for data transmission through the serial port, MSP430 Series MCU with low power consumption the periphery,and high integration, DS18B20 only needs one port to realize the data communication, the connection is convenient, through many experiments, the test results of the system and the actual environment temperature is the same, except with the interface circuit is simple, high precision, small error, high reliability, low cost, low power consumption it has a wider application prospect.图表1 Keywords: temperature measurement MSP430 temperature sensor DS18B20 ultra low2 power consumption目录一.温度测量器的总体设计 (3)二.温度测量器的硬件选择 (4)1 主控器件:MSP430F149 (4)2 温度信息采集单元:DS18B20 (5)2.1 DS18B20 (5)2.2 DS18B20管脚排列 (6)3.显示单元:数码管及其驱动 (7)3.1 数码管 (7)3.2 驱动芯片:74HC573 (7)三. 系统软件程序 (8)1、系统的程序流图 (8)2.处理DS18B20的子程序 (9)2、1 初始化时序 (10)2、2 写时序 (12)2、3 读时序 (14)3、温度计算子程序 (16)4、处理数码管显示的子程序 (19)四、系统调试 (20)1、硬件检测和调试 (20)2、软件程序调试 (22)3、整体调试 (22)五、结论分析 (23)参考文献: (24)附录一: (24)附录二: (24)附录三: (31)一.温度测量器的总体设计生活中最常见的应该是利用物体的热胀冷缩测温度,比如家里用的温度计、体温计等等,这种很好做但是精密程度不够,反正生活中用的也不需要那么精密。
基于MSP430的低功耗便携式测温仪设计摘要:温度是工农业生产、科学研究的重要的测量参数之一。
高度集成、低功耗、可编程以及数字化是现代电子检测技术的发展方向,因此,便携式温度测量仪在国内外得到广泛的研究与应用。
本文设计了一种基于MSP430F435单片机的低功耗便携式测温仪,该测温仪采用热电阻传感器PTl00,16位高集成度、超低功耗单片机MSP430F435,实现对温度信号的采集和处理。
该仪表能够连续多点测温,具有记忆功能。
其结构简单、工作稳定可靠、测量精度高、功耗低、便携性好、功能齐全、适用场合广泛等特点,满足了现代化的工业发展需求。
关键词: 温度测量仪,MSP430F435,单片机,传感器,低功耗Design of Low-power Consumption Portable MultifunctionalTemperatureMeasurer Based on MSP430Abstract:The temperature is an one of important measurement parameter in industry and agriculture production,science research and new technology development process.The modern electron detecting technology is developing toward the directionof high level of integration,So,a portable temperature measuring instument has been widely research and application at home and abroad.Based on this,the thermometer uses the thermal resistance sensor PTl00,16 position high integration and ultra low power consumption monolithic integrated circuit MSP430F435,which achieve temperature signal gathering and processing.The instrument capable of continuous multipoint temperature,with memory,print and other functions.The thermometer conforms the needs of modern industrial development,which has a lot of characteristics ,such as simple structure,stable and reliable work,high measuring accuracy,low power comsumption,good portability fully functions andwidely a plicable occasions ,and so on .Keywords:temperature measurer,MSP430F435,single chip microcomputer,sensor,low power consumption目录1 绪论 (1)1.1 温度测量仪概况 (1)1.1.1 温度测量仪原理 (1)1.1.2 温度测量仪分类 (1)1.2 测温仪国内外发展状况 (2)1.3 主要内容 (3)2 基于MSP430便携式测温仪的总体设计 (4)2.1 仪表的设计与开发过程 (4)2.2 设计方案 (5)2.2.1 提出设计方案 (5)2.2.2 确定设计方案 (6)2.3 便携式测温仪的总体结构与工作原理 (6)2.4 系统连接框图 (7)3 低功耗便携式温度测量仪的硬件设计 (7)3.1 概述 (7)3.2主要元器件选型 (8)3.2.1温度传感器选择 (8)3.2. 2 LCD显示选择 (10)3.2.3 微处理器的选择 (12)3.2.4 报警器的选择 (14)3.2.5 数据存储模块的选择 (15)3.3 硬件电路设计 (15)3.3.1 PT100传感器采样电路 (15)3.3.2 报警模块电路 (16)3.3.3 串口通信电路 (17)3.3.4 数据存储模块电路 (17)3.3.5 键盘模块电路 (18)3.3.6 单片机最小系统电路 (18)3.3.7 显示模块电路 (19)3.3.8 电源电路 (19)3.3.9 硬件电路原理 (20)4 低功耗便携式温度测量仪的软件设计 (21)4.1 单片机系统软件流程图 (21)4.2 温度插值校正及程序 (22)4.3 软件调试 (23)4.3.1 软件电路故障及解决方法 (23)4.3.2 软件调试方法 (24)4.4 结论分析 (25)5 总结 (26)5.1 结论 (26)5.2 展望 (26)5.3 结束语 (26)附录A PT100铂电阻分度表 (28)附录B基于MSP430F435便携式测温仪硬件原理图 (31)参考文献 (32)致谢 (34)1 绪论21世纪是以知识经济为特征的信息时代,在国民经济发展中,仪器仪表的作用被越来越看重,著名科学家王大珩、杨家墀、金国藩曾指出“仪器仪表是信息产业的重要部分,是信息工业的源头”[1]。
基于MSP430单片机的多通道温湿度记录仪的特点及应用作者:李鹏来源:《电子技术与软件工程》2016年第07期本文介绍一种温湿度的记录仪,这种记录仪是基于MSP430单片机的基础之上设计的,因此和其他的记录仪相比较而言有着很多的特点。
这种记录仪由于其优点突出,所以应用也相对而言较为广泛。
本文将详细的介绍该记录仪的特点和应用,希望可以帮助大家更加了解该温湿度记录仪。
【关键词】单片机记录仪特点应用1 多通道温湿度记录仪概述多通道温湿度记录仪是一种用来测量和记录电子元件的温湿度的仪器,它的显示屏是相对而言较大的,并且采用高亮度宽视角的TFT的液晶显示屏。
这种显示屏不仅大,而且看起来非常的清晰明了。
它的存储介质的容量也是非常大,可以存储大量的数据可以提供观测和分析。
这个功能就在一定程度上降低了记录的困难,真正的做到了全自动无纸化的数据记录功能。
在操作的时候,根据操作人员的习惯来设计,这样操作起来方便快捷。
我国目前的一些记录仪存在着一个缺点就是所记录的数据不可以长时间保存,但是这种多通道温湿度记录仪不仅本身可以进行记录,而且可以利用CF卡作为外部的存储记录的介质,这样可以将数据做到永久的保存,有利于进行数据的分析和比较。
2 基于MSP430单片机的多通道温湿度记录仪的特点我国国内的仪表技术发展也是日新月异,他们的设计技术也开始变得越来越成熟,因此种类也非常的多。
不同的种类的记录仪也有其不同的设计方式和自己最突出的特点。
多通道的温湿度记录仪也是如此。
2.1 系统软件方面的特点单片机的温湿度记录仪在软件设计方面有两个部分:第一个是它的单片机的软件方面,单片机软件的设计主要是用来负责采集和存储数据,并且将这些数据利用一些方式进行传递并最终反映到记录仪的显示屏上。
第二个就是它的应用软件的设计方面,在这个方面,单片机温湿度记录仪的特点在于它不仅仅只负责数据之间的通信,也负责测量数据,并且自动的进行校准和线性化。
整个测量系统在通电之后就开始进行硬件的初始化,在进行一系列的工作之后,记录仪就开始与电脑之间进行通信传递,在传递任务完成之后,系统会进入低功耗的模式来进行等待。
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。
测控技术与仪器专业课程设计报告
班级:040852 姓名:黄远健学号:04085167 起始时间:2012/3/6 课程设计题目:基于430单片机的智能化多路温度巡检仪设计
一、对题目的认识和理解
在工业生产中,温度是最基本的检测参数之一,温度的检测和控制直接和安全生产、产品质量、生产效率、节约能源等重大技术指标相联系。
随着工业化大生产日趋发涨的过程,检测生产过程温度变化的智能化多路温度巡检仪在工业生产中起着不可替代的作用。
目前温度巡检仪的设计技术已基本成熟,设计方案也各种各样,许多新的设计方案也层出不穷。
当然,随着当今电子技术的不断发展,温度巡检仪的设计也只能是越来越自动化、智能化,在生产中发挥着越来越高效的作用。
随着社会的发展和超大规模集成电路的出现,以单片机为主题,将计算机技术与测量控制技术结合起来组成的智能仪表在生产中得到了广泛的应用。
这些智能仪器自身带有微处理器,在结构上自成一体,能独立进行测试,使用灵活方便。
然而在实际工业生产活动中常常包含许多工业参数需要测量,如:温度、湿度、压力、水位、流量等,单独使用温度计、湿度计、压力计等分别测量温度、湿度、压力等等生产现场的工艺参数已经不能适应生产和生活的需要。
数字式智能多路巡检仪可以测量多个传感器数据,通过巡回显示方式,在单台仪表上可以显示多个数据,因而可有效节省成本。
本设计所设计的基于430单片机的智能化多路温度巡检仪,应该能够解决如下几个内容:
1. 对多处不同的测试点巡回检测其温度,进行集中管理,集中控制;
2. 在测量范围内可以正常显示;
3. 结果以数字化形式显示,读数方便
二、方案论证与比较
根据设计要求,各单元有以下方案可供选择:
1. 传感器单元
方案一:采用热敏电阻或者热电偶作为温度检测元件,将温度值转化为电信号。
这样得到的多路采样信号经滤波器、放大器、多路开关以及A/D转换电路,由单片机控制通道A/D转换,实时对电压信号进行采样和A/D转换。
这种方案是单片机处理非电量信号的典型方法。
热敏电阻精度较高,但需要标准的电阻匹配才能使用。
热电偶价格便宜,但精度低,需热端补偿,两者应用时的外围电路复杂,调试麻烦。
方案二:采用DS18B29作为温度传感器,它作为电流型集成温度传感器,在一定的温度范围内,它相当于一个恒流源,不易受到接触、引线电阻、噪声的干扰,能实现较远距离的传输,并且它的线性特性十分优秀。
该方案的传感器兼有测温和A/D转换的功能,输出值是数字信号,所以不必使用A/D转换器和相关的接口芯片,能够直接将采集到的信号送入单片机进行处理。
硬件电路的设计也更加简便。
该方案在现代工业生产中被广泛采用。
该方案硬件简单、线性度高,故采用。
2. 多路信号采集单元
方案一:用NI产的数据采集卡,实现高效、自动化的多路数据采集。
但是多路数据采集卡价格昂贵,考虑到经济因素,虽然该方案方便简洁,但成本太高。
方案二:采用MSP430单片机实现软件控制,实现多路数据采集功能。
该方案实现成本稍高于方案一,但价格优势明显,故采用此方案。
.
三、单元电路(含传感器选型和电路)的设计与说明
1. 系统整体硬件设计
系统的主控制器采用TI公司的MSP430单片机,该单片机具有低功耗、稳定性高、处理能力强大等优点。
整个系统主要由温度传感器采集模块、键盘输入模块、单片机处理模块、显示模块、报警模块和电源及复位模块组成,系统原理框图如图1所示。
图1 系统原理框图
2. 传感器单元
本文所介绍的温度巡检器将采用DS18B20作为温度传感器,其主要技术指标如下:
①独特的用单总线接口方式,DS18B20与单片机连接时,仅需要一条总线即可实现双向通信;
②测温范围:-55℃~+125℃;
③支持多点组网功能:可满足温度巡检仪采集多路温度的要求;
④工作电源:3~5V/DC;
⑤在使用中不需要其他外围元件;
⑥测量结果以9~12位数字量方式串行传送。
DS18B20是美国DALLAS公司生产的新型单总线数字温度传感器,如图2所示。
DS18B20采用3脚(或8脚)封装,从图2中看到,从DS18B20读出或写入数据仅需要一I/O口线。
并且以串行通信的方式与单片机进行数据通信。
图2 DS18B20管脚图
该器件将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等做在一个很小的集成电路芯片上,传感器直接输出的就是温度信号数字值。
信号传输采用两芯(或三芯)电缆成的单总线结构。
一条单总线电缆上可以挂接若干个数字温度传感器,每个传感器有一个唯一的地址编码。
微控制器通过对器件的寻址,就可以读取某一个
传感器的温度值,从而简化了信号采集系统的电路结构。
3. 温度采集电路
温度采集电路如图3所示,由5个温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度,通过一条总线与MSP430的P2.0口相连。
图3 温度采集电路
4. 键盘输入电路
键盘电路主要是用来输人数据,从而实现人机交互。
本系统的键盘是采用扫描方式实现的2×3矩阵键盘,共占用单片机5条I/0口线.通过键盘操作,可以完成设置不同温度传感器报警温度,查看需要的监测点的当前温度等功能。
5. 显示模块电路
系统采用12864点阵的汉字图形型液晶显示模块,可显示汉字和图形。
它可与单片机直接接口,采用8位并行模式,OCM4X8C的逻辑工作电压为4.5,5.5 V,而MSP430的逻辑工作电压为3.3 V,这就需要进行电平转换。
本系统使用74HC245和74HC14完成电平转换工作。
在这里,单片机通过74HC245驱动OCM4X8C的8位并行数据接口,通过74HCl4六反向器驱动OCM4X8C 的3个控制信号和74HC245的控制信号,液晶显示模块与系统的接口电路如图4所示
图4 显示模块电路
6. 电源电路
系统需要5 V和3.3 V两种电压供电,考虑到硬件系统对电源要求具有稳压功能和纹波小以及低功耗等特点,系统采用了三端固定输出集成稳压器MC7805T和rI’I公司的TPs76033芯片分别输出5 V和3.3 V电压.为了使输出电源的波纹小,在输出部分用了一个2.2和O.1的电容,在芯片的输入端也放置了一个0.1的滤波电容
7. 报警电路
该部分电路主要是驱动一个蜂鸣器,考虑到MSP430的驱动能力,增加了一个由LM386构成的放大电路.为了减少电源的输人纹波对放大电路的影响,在电源的管脚增加一个的电容来实现滤波,以减小输人端受到的干扰。
四、监控软件设计与说明
MSP430系列单片机可用汇编语言或C语言来完成程序设计,由于对DS1 8B20的读写操作要按照严格的时序操作,本系统的运行程序采用汇编语言编写。
在DS18B20接人系统之前,将5个DS18B20分别挂在总线上,分别用读ROM(33H)命令读出5个DS18B20的序列号,然后分别赋予在系统中的编号1~5,系统用LCD显示器显示DS18B20的编号和测量的温度值。
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。
其模块程序主要由多点温度采集模块、键盘处理模块和显示模块等组成。
图5
和图6列出了主程序和多点温度采集子程序的流程图
图5 主程序流程图
图6 多点温度采集子程序
五、参考资料清单
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[2]赫建国邓燕编著.《单片机在电子电路设计中的应用》.清华大学出版社.2003
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