基于msp430的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為基于MSP430單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)。溫度和濕度是藥房、糧倉、溫室大棚等場(chǎng)所的重要的環(huán)境因子，本文提出了一種基于 MSP430F149單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案具有測(cè)量準(zhǔn)確、調(diào)試方便、可實(shí)時(shí)記錄信息等特點(diǎn)，并可廣泛應(yīng)用于條件惡劣、人員不便進(jìn)入的場(chǎng)合。</p><p>

2、　　本次設(shè)計(jì)以MSP430F149單片機(jī)為基礎(chǔ)，在分析其工作原理及相應(yīng)管腳作用的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有氣候的特點(diǎn)，進(jìn)行溫度、濕度參數(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成了溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的方案，包括溫度檢測(cè)系統(tǒng)、濕度檢測(cè)系統(tǒng)，使檢測(cè)所得的數(shù)據(jù)量達(dá)到生產(chǎn)等環(huán)節(jié)過程中的精確要求。溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的控制方案共有5個(gè)主要部分；其中包括溫度檢測(cè)系統(tǒng)、濕度檢測(cè)系統(tǒng)、顯示電路、電源電路。本次設(shè)計(jì)對(duì)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)組態(tài)采用美國(guó)德州儀器開發(fā)的MSP430單片機(jī)，并在設(shè)計(jì)內(nèi)容里詳

3、細(xì)介紹了MSP430單片機(jī)的相應(yīng)優(yōu)勢(shì)及工作原理。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)共分5章內(nèi)容，主要包括溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介、基本硬件介紹、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容，全方位解析溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)及其相應(yīng)顯示的方案，根據(jù)精度對(duì)生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的要求進(jìn)行各種精度的確定，包括傳感器及運(yùn)算電路，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)且安全可靠。</p><p>　　關(guān)鍵詞：MSP430F149單片機(jī)；溫度檢測(cè)；濕度檢測(cè)</

4、p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The content of this design is the humidity and temperature monitoring system based on MSP430 Single-Chip Microcomputer. Temperature and humidity are two

5、 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

6、this thesis. The design of the system is characterized by accuracy in mensuration, convenience in debugging and real time inform</p><p>　　The design grounded on the MSP430F149 Single-Chip Microcomputer, cons

7、idering 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 ha

8、s 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 reque</p>

9、;<p>　　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 a

10、nd 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

11、reliableness of the system.</p><p>　　Keywords: MSP430F149; temperature detection; humidity detection</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 引言1</b></p>

12、<p>　　1.1課題的目的和意義1</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　1.2.2國(guó)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　第2章 溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介3</p><p>　　2.1 溫度測(cè)量部分3<

13、/p><p>　　2.2 濕度測(cè)量部分3</p><p>　　2.3 顯示部分3</p><p>　　2.4 電源部分3</p><p>　　第3章 基本硬件介紹4</p><p>　　3.1 MSP430單片機(jī)4</p><p>　　3.1.1處理能力強(qiáng)4</p><

14、;p>　　3.1.2運(yùn)算速度快4</p><p>　　3.1.3超低功耗4</p><p>　　3.1.4方便高效的開發(fā)環(huán)境5</p><p>　　3.1.5 MSP430F149系列5</p><p>　　3.1.6 MSP430F149各管腳5</p><p>　　3.2 DS18B20溫度傳感器

15、8</p><p>　　3.2.1 4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件9</p><p>　　3.2.2 技術(shù)性能描述11</p><p>　　3.2.3應(yīng)用范圍12</p><p>　　3.2.4 DS18B20工作原理12</p><p>　　3.2.5 DS18B20引腳定義13</p><p>

16、;　　3.3 HM1500濕度傳感器13</p><p>　　3.3.1 HM1500內(nèi)部結(jié)構(gòu)13</p><p>　　3.3.2 額定參數(shù)13</p><p>　　3.3.3 特性13</p><p>　　3.3.4 環(huán)境適應(yīng)性14</p><p>　　3.3.5 HM1500濕度測(cè)量14</p&g

17、t;<p>　　3.3.6 HM1500模擬線性電壓輸出14</p><p>　　第4章 硬件電路的設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1 基礎(chǔ)電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.2 重要模塊電路的設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.2.1 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.

18、2.2 濕度測(cè)量電路的設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.2.3 電源轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.2.4 顯示電路的設(shè)計(jì)20</p><p>　　第5章 軟件程序設(shè)計(jì)23</p><p>　　5.1 軟件開發(fā)環(huán)境IAR FOR MSP43023</p><p>　　5.2 程序設(shè)計(jì)整體方案23

19、</p><p>　　5.3 溫度測(cè)量程序25</p><p>　　5.3.1 DS18B20溫度傳感器的驅(qū)動(dòng)25</p><p>　　5.3.2 溫度的測(cè)量與顯示程序25</p><p>　　5.4 濕度測(cè)量程序25</p><p><b>　　第6章 結(jié)論27</b></p&g

20、t;<p>　　參 考 文 獻(xiàn)28</p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　附 錄30</b></p><p><b>　　附 圖46</b></p><p><b>　　第1章 引言<

21、/b></p><p>　　1.1課題的目的和意義</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的目的主要是讓生活在信息時(shí)代的我們，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中，掌握溫、濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程，方案的論證，選擇，實(shí)施與完善。通過對(duì)溫、濕度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、了解信息采集測(cè)試、控制的全過程，提高在電子工程設(shè)計(jì)和實(shí)際操作方面的綜合能力，初步培養(yǎng)在完成項(xiàng)目過程中所應(yīng)具備的基本素質(zhì)和要求。培養(yǎng)研發(fā)

22、能力，通過對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)，初步掌握在給定條件和要求的情況下，如何巧妙合理地去設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的各部分電路，并將它們有序的連接起來。提高查閱資料、語言表達(dá)能力和理論聯(lián)系實(shí)際的技能。</p><p>　　溫、濕度是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一，當(dāng)今社會(huì)溫、濕度的測(cè)量與測(cè)量系統(tǒng)在生產(chǎn)與生活的各個(gè)領(lǐng)域中扮演著越來越重要的角色，大到工業(yè)冶金、環(huán)境檢測(cè)、紡織廠、冷凍庫、糧倉、醫(yī)療衛(wèi)生等方面，小到浴霸、家庭冰箱、空調(diào)、電飯煲等方面

23、都得到了廣泛的應(yīng)用。例如冶金、機(jī)械、食品、化工各類工業(yè)中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，對(duì)工件的處理溫、濕度都要求嚴(yán)格控制，而單片機(jī)溫、濕度測(cè)量系統(tǒng)使溫、濕度測(cè)量指標(biāo)得到了大幅度提高。其使用量日益增多，其地位和作用也倍顯重要。溫、濕度測(cè)量系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用使得這方面的研究意義頗為必要。溫、濕度測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，測(cè)量原理使用維護(hù)等方面的基礎(chǔ)內(nèi)容已成為電子工程技術(shù)人員急需了解掌握的必要知識(shí)。</p><p>

24、;　　MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器公司推出的16位超低功耗、高性能產(chǎn)品，它具有處理能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快、資源豐富、開發(fā)方便等優(yōu)點(diǎn)，有很高的性價(jià)比，在世界各國(guó)已得到廣泛的應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)，也已經(jīng)進(jìn)人飛速發(fā)展階段，MSP430系列超低功耗16位單片機(jī)，越來越受到電子工程師親睞，并得到廣泛應(yīng)用。MSP430微控制器Single-Chip Microcomputer(Micro controller Unit）是TI公司推出的一款具有豐富片上

25、外圍的超低功耗16位FLASH型混合信號(hào)處理器，本系統(tǒng)使用的MSP430F149有一個(gè)串口通信接口，一個(gè)帶有大量捕獲P比較寄存器的16位定時(shí)器看門狗，一個(gè)模擬電壓比較器。工業(yè)儀器大多數(shù)工作在野外的環(huán)境中，供電方式比較麻煩，所以使儀器的功耗盡可能低是非常必要的。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的溫濕度測(cè)量器相比，選擇了MSP430微控制器，它充分運(yùn)用各種低功耗設(shè)計(jì)手段，使芯片的電流極小，在超低功耗時(shí)可達(dá)0.1mA。整個(gè)系統(tǒng)在平時(shí)處于低功耗狀態(tài)，每隔5min自

26、動(dòng)從低功耗下喚醒，進(jìn)行溫、濕度和濕度測(cè)量，并通過溫、濕度和濕度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來確定是否啟動(dòng)加熱器和加濕器。其中，溫、濕度測(cè)量使用</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　我國(guó)現(xiàn)代溫室技術(shù)起步較晚，70年代以來，政府大力發(fā)展以塑料大棚、節(jié)能日光溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)，促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和緩和了

27、蔬菜季節(jié)性短缺矛盾。與此同時(shí)，從1979年至1994年，從歐美、日本等國(guó)家引進(jìn)了一系列現(xiàn)代化溫室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。引進(jìn)的溫室與我國(guó)傳統(tǒng)溫室比較，其空間大，便于進(jìn)行機(jī)械作業(yè)，生產(chǎn)率與資源利用率比較高，為我國(guó)溫室的發(fā)展提供了借鑒作用。但這些溫室也存在著許多不足之處，主要表現(xiàn)在：</p><p>　　價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目前難以接受。</p><p>　　缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的溫室測(cè)控軟件。目

28、前我國(guó)引進(jìn)溫室的測(cè)控系統(tǒng)大多投資大、運(yùn)行費(fèi)用過高，并且測(cè)控系統(tǒng)中所側(cè)重考慮的環(huán)境參數(shù)與我國(guó)的氣候特點(diǎn)存在矛盾。</p><p>　　測(cè)量方式比較簡(jiǎn)單，軟件實(shí)現(xiàn)模式固定，不能進(jìn)行功能擴(kuò)展。</p><p>　　我國(guó)自行開發(fā)的溫室測(cè)控系統(tǒng)其技術(shù)水平和調(diào)控能力與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距。而我國(guó)綜合環(huán)境測(cè)控技術(shù)的研究剛剛起步，目前仍然停留在研究單個(gè)或少量環(huán)境因子調(diào)控技術(shù)的階段，而實(shí)際上，溫室內(nèi)的光照

29、度、溫度、濕度等環(huán)境因素，都是在相互影響、相互制約的狀態(tài)中對(duì)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，環(huán)境要素的空間變化、時(shí)間變化都很復(fù)雜。因此，我們應(yīng)該根據(jù)我國(guó)的國(guó)情研制出適合我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展的儀器儀表，并在農(nóng)業(yè)設(shè)施中廣泛推廣。</p><p>　　1.2.2國(guó)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1949年，借助于工程技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)建成了第一個(gè)植物人工氣候室，開展了植物對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)性和抗御能力的應(yīng)用研究

30、。20世紀(jì)60年代，生產(chǎn)型的高級(jí)溫室開始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，奧地利首先建成了番茄生產(chǎn)工廠，70年代后荷蘭、日本、美國(guó)、英國(guó)、以色列等國(guó)家的溫室園藝迅猛發(fā)展，溫室設(shè)施廣泛應(yīng)用于園藝作物生產(chǎn)、畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和智能測(cè)量理論的發(fā)展，近百年來，溫室大棚作為設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，其自動(dòng)測(cè)量和管理技術(shù)不斷得以提高，在世界各地都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。特別是二十世紀(jì)70年代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，更使溫室大棚環(huán)境測(cè)量技術(shù)

31、產(chǎn)生了革命性的變化。80年代，隨著微型計(jì)算機(jī)日新月異的進(jìn)步和價(jià)格大幅度下降，以及對(duì)溫室測(cè)量要求的提高，以微機(jī)為核心的溫室綜合環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)，在歐美得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并邁入了網(wǎng)絡(luò)化，智能化階段。</p><p>　　第2章 溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1 溫度測(cè)量部分</p><p>　　溫度檢測(cè)是整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分。它采用了DS18B20溫度

32、傳感器進(jìn)行對(duì)溫度的測(cè)量。當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10µｓ。采用3.6V電源供電，DQ端接MSP430F149的P2.5口，并且在DQ端和VDD端加4.7K的上拉電阻，GND端接地。其主要目的就是對(duì)當(dāng)前環(huán)境中的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，并進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　2.2 濕度測(cè)量部分</p><p>　

33、　測(cè)量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測(cè)量的。</p><p>　　采用HM1500濕度傳感器。具有尺寸小、浸水無影響、互換性好、可靠性高、漂移小、在5VDC供電時(shí)、0~100%RH典型輸出、標(biāo)定±2

34、%RH@55%RH、極低的溫度依賴性、比例輸出于電源電壓、適合3—7V供電的主要特點(diǎn)。并且具有在長(zhǎng)時(shí)間處于飽和狀態(tài)后快速脫濕、專利固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)、對(duì)化學(xué)品的高抵抗性、響應(yīng)時(shí)間短的濕度傳感器的特點(diǎn)。</p><p><b>　　2.3 顯示部分</b></p><p>　　采用LED數(shù)碼管。系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)顯示方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)數(shù)碼管工作,其中4個(gè)數(shù)碼管用來顯示溫度值,4個(gè)用來顯

35、示檢測(cè)到的濕度值。用SNJ54HC373的輸入端來選擇位碼,單片機(jī)的P1口控制數(shù)碼管的斷碼。如果檢測(cè)到的溫度與濕度發(fā)生變化時(shí)，數(shù)碼管即會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，起到實(shí)時(shí)顯示功能。</p><p>　　LED數(shù)碼管亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定，從而得到了廣泛的應(yīng)用，但相對(duì)制作復(fù)雜成本高。</p><p><b>　　2.4 電源部分</b><

36、;/p><p>　　電壓轉(zhuǎn)換中，使用LM7805將220V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓。電壓轉(zhuǎn)換中，使用AMS1117將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓提供整體電路中的使用電源。并且在5V～3.3V轉(zhuǎn)換電路中，采用了電池供電的方式。在不能連接到外接220V電源的情況下或外接220V電源突然停電的情況下，可以使用電池對(duì)單片機(jī)進(jìn)行供電，可以防止電路突然中斷。</p><p>　　第3章 基本硬件介紹</p&

37、gt;<p>　　3.1 MSP430單片機(jī)</p><p>　　MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器（TI）1996年開始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗、具有精簡(jiǎn)指令集（RISC）的混合信號(hào)處理器（Mixed Signal Processor）。稱之為混合信號(hào)處理器，是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片機(jī)”解決方案。該系列單片機(jī)多應(yīng)

38、用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。</p><p>　　3.1.1處理能力強(qiáng)</p><p>　　MSP430系列單片機(jī)是一個(gè)16位的單片機(jī)，采用了精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7 種源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址）、簡(jiǎn)潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理指令。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程

39、序。</p><p>　　3.1.2運(yùn)算速度快</p><p>　　MSP430 系列單片機(jī)能在25MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)40ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘加運(yùn)算）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的某些算法（如FFT等）。</p><p><b>　　3.1.3超低功耗</b></p>

40、;<p>　　MSP430 單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷汉挽`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處。</p><p>　　首先，MSP430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是1.8-3.6V 電壓。因而可使其在1MHz 的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流最低會(huì)在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。</p><p>　　其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)

41、設(shè)計(jì)。在 MSP430 系列中有兩個(gè)不同的時(shí)鐘系統(tǒng)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（FLL 和FLL+）時(shí)鐘系統(tǒng)和DCO數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)?？梢灾皇褂靡粋€(gè)晶體振蕩器（32.768kHz）DT-26 OR DT-38[4]，也可以使用兩個(gè)晶體振蕩器。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時(shí)鐘。并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。</p><p>　　由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)開啟的功能模塊不同，即采

42、用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0~LPM4）。在實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式下，可達(dá)2.5μA，在RAM 保持模式下，最低可達(dá)0.1μA 。</p><p>　　3.1.4方便高效的開發(fā)環(huán)境</p><p>　　MSP430 系列有OTP 型、FLASH型和ROM型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。對(duì)于OTP型和ROM型的器件是使

43、用仿真器開發(fā)成功之后燒寫或掩膜芯片；對(duì)于FLASH型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因?yàn)槠骷瑑?nèi)有JTAG調(diào)試接口，還有可電擦寫的FLASH存儲(chǔ)器，因此采用先下載程序到FLASH內(nèi)，再在器件內(nèi)通過軟件控制程序的運(yùn)行，由JTAG接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。這種方式只需要一臺(tái)PC機(jī)和一個(gè)JTAG調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和C 語言。</p><p>　　3.1.5 MSP430

44、F149系列</p><p>　　基于閃存或ROM的超低功耗MCU，提供8MIPS，工作電壓為1.8V - 3.6V，具有高達(dá)60KB的閃存和各種高性能模擬及智能數(shù)字外設(shè)。</p><p><b>　　超低功耗低至：</b></p><p>　　0.1μARAM保持模式0.7μA實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式200μA/MIPS工作模式在6μs之內(nèi)快速從待機(jī)模式

45、喚醒。</p><p><b>　　器件參數(shù)：</b></p><p>　　閃存選項(xiàng)：1KB–60KBROM選項(xiàng)：1KB–16KBRAM選項(xiàng)：512B–10KB GPIO選項(xiàng)：14、22、48引腳ADC選項(xiàng)：10和12位斜率SAR其它集成外設(shè)：模擬比較器、DMA、硬件乘法器、SVS、12位DAC。</p><p>　　3.1.6 MSP430F

46、149各管腳</p><p>　　MSP430單片機(jī)管腳編號(hào)及作用描述</p><p>　　表3-1 MSP430單片機(jī)各管腳編號(hào)及作用描述</p><p>　　3.2 DS18B20溫度傳感器</p><p>　　DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LT

47、M8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。</p><p>　　3.2.1 4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件</p><p>　?。?）光刻ROM中的64位序列號(hào)

48、是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。</p><p>　　DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以1

49、2位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。</p><p>　　表3-2 DS18B20溫度值格式</p><p>　　這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位

50、為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，-55℃的數(shù)字輸出為FC90H。</p><p>　　（3）DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPR

51、AM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。</p><p><b>　?。?）配置寄存器</b></p><p>　　該字節(jié)各位的意義如下：</p><p>　　表3-3 配置寄存器</p><p>　　低五位一直都是"1"，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試

52、模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）</p><p>　　表3-4 溫度分辨率設(shè)置表</p><p>　?。?）高速暫存存儲(chǔ)器</p><p>　　高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，其分配如表5所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存

53、儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖2.9所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。圖2.10是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。</p><p>　　表3-5 DS18B20暫存存儲(chǔ)器分布</p><p>　　根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制DS18B20完

54、成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，當(dāng)DS18B20收到信號(hào)后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。ROM、RAM指令如下表所示：</p><p>　　表3-6 ROM、RAM指令表

55、</p><p>　　3.2.2 技術(shù)性能描述</p><p>　?。?）、 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。</p><p>　?。?）、測(cè)溫范圍－55℃～+125℃，固有測(cè)溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯(cuò)誤的）0.5℃。</p><p>　?。?）、支持多

56、點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定。</p><p>　?。?）、工作電源: 3~5V/DC （可以數(shù)據(jù)線寄生電源）</p><p>　?。?）、在使用中不需要任何外圍元件。</p><p>　?。?）、 測(cè)量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送。</

57、p><p>　　（7）、不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6。</p><p>　?。?）、適用于DN15~25, DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫。</p><p>　　（9）、 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”任選。</p><p>　?。?0）、PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。

58、</p><p><b>　　3.2.3應(yīng)用范圍</b></p><p>　　（1）該產(chǎn)品適用于冷凍庫，糧倉，儲(chǔ)罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測(cè)溫和控制領(lǐng)域。</p><p>　　（2）軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制。</p><p>　?。?）汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。<

59、/p><p>　?。?）供熱/制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測(cè)溫和控制。</p><p>　　3.2.4 DS18B20工作原理</p><p>　　DS18B20測(cè)溫原理如圖3-1所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)

60、數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì) 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重 新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測(cè)溫度。圖3-1中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。</p&

61、gt;<p>　　圖3-1 DS18B20濕度傳感器工作原理圖</p><p>　　3.2.5 DS18B20引腳定義</p><p>　?。?）DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；</p><p>　?。?）GND為電源地；</p><p>　?。?）VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。</p>&l

62、t;p>　　3.3 HM1500濕度傳感器</p><p>　　濕度傳感器選擇集成濕度傳感器HM1500,它是利用濕敏電容HS1101 設(shè)計(jì)制造,具有線性電壓輸出。其濕度測(cè)量范圍為5%～99%(相對(duì)濕度);相對(duì)濕度精度為3%;工作溫度為-30～+60℃;工作濕度范圍0～100%(相對(duì)濕度);供電電壓為5V(最大電壓DC16V);可輸出DC電壓為1～4 V;響應(yīng)時(shí)間為5,適用于工業(yè)級(jí)場(chǎng)合。</p>

63、<p>　　3.3.1 HM1500內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3-2 HM1500內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.3.2 額定參數(shù)</p><p>　　表3-7 HM1500濕度傳感器額定參數(shù)</p><p><b>　　3.3.3 特性</b></p><p>　　Ta=2

64、3℃，Vs=5Vdc，RL＞1MΩ</p><p>　　表3-8 HM1500特性</p><p>　　3.3.4 環(huán)境適應(yīng)性</p><p>　　HM1500已通過HUMIRAL的震動(dòng)、沖擊、存儲(chǔ)、高溫高濕、靜電等品質(zhì)測(cè)試。此外，經(jīng)過嚴(yán)格的惡劣化學(xué)測(cè)試，證明HM1500可以在一下環(huán)境中穩(wěn)定工作：SO2（0.5%）、H2S（0.5%）、O2、NO2、NO、CO、CO

65、2、軟化劑、肥皂。甲苯、酸（H2SO4，HNO3，HCL）、殺蟲劑、香煙等等。</p><p>　　3.3.5 HM1500濕度測(cè)量</p><p>　　典型HM1500相對(duì)濕度測(cè)量曲線</p><p>　　圖3-3 HM1500輸出電壓與相對(duì)濕度曲線</p><p>　　3.3.6 HM1500模擬線性電壓輸出</p><

66、;p>　　模擬線性電壓輸出及輸出值多項(xiàng)式擬合參考</p><p>　　圖3-4 HM1500模擬線性電壓輸出及輸出值多項(xiàng)式擬合參考</p><p>　　第4章 硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 基礎(chǔ)電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案如圖4-1所示。本設(shè)計(jì)方案包括溫度檢測(cè)模塊、濕度檢測(cè)模塊、顯示模塊。在溫

67、濕度檢測(cè)模塊中,溫度傳感器DS18B20采集得到的電流信號(hào)和濕度傳感器HM1500采集到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為給定范圍內(nèi)的電壓信號(hào)。然后由單片機(jī)MSP430F149的AD采樣端口將該電壓信號(hào)讀入,單片機(jī)把數(shù)據(jù)處理之后通過顯示器顯示出來測(cè)量值。</p><p>　　圖4-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　4.2 重要模塊電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 溫度

68、檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　DS18B20測(cè)溫系統(tǒng)具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)。下面就是DS18B20幾個(gè)不同應(yīng)用方式下的測(cè)溫電路圖：</p><p>　?。?）DS18B20寄生電源供電方式電路圖</p><p>　　如下面圖6所示，在寄生電源供電方式下，DS18B20從單線信號(hào)線上汲取能量：在信號(hào)線DQ處于高電平期間把能量?jī)?chǔ)存

69、在內(nèi)部電容里，在信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。</p><p>　　獨(dú)特的寄生電源方式有三個(gè)好處：</p><p>　　1）進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無需本地電源。</p><p>　　2）可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取ROM。</p><p>　　3）電路更加簡(jiǎn)潔，僅用一根I/O口實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。<

70、;/p><p>　　要想使DS18B20進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個(gè)DS18B20在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達(dá)到1mA，當(dāng)幾個(gè)溫度傳感器掛在同一根I/O線上進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，只靠4.7K上拉電阻就無法提供足夠的能量，會(huì)造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。</p><p>　　因此，圖6電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測(cè)溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。并且工

71、作電源VCC必須保證在5V，當(dāng)電源電壓下降時(shí)，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會(huì)使溫度誤差變大。</p><p>　　在制作中曾經(jīng)就此電路做過實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中，降低電源電壓VCC，當(dāng)?shù)陀?.5V時(shí)，測(cè)出的溫度值比實(shí)際的溫度高，誤差較大。當(dāng)電源電壓降為4V時(shí)，溫度誤差有3℃之多，這就應(yīng)該是因?yàn)榧纳娫醇橙∧芰坎粔蛟斐傻陌?，因此，在開發(fā)實(shí)際測(cè)溫系統(tǒng)時(shí)不使用此電路。</p><p>　　（2）DS1

72、8B20寄生電源強(qiáng)上拉供電方式電路圖</p><p>　　改進(jìn)的寄生電源供電方式如下面圖10所示，為了使DS18B20在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到E2存儲(chǔ)器操作時(shí)，用MOSFET把I/O線直接拉到VCC就可提供足夠的電流，在發(fā)出任何涉及到拷貝到E2存儲(chǔ)器或啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換的指令后，必須在最多10μS內(nèi)把I/O線轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉狀態(tài)。在強(qiáng)上拉方式下可以解決電流供應(yīng)不走的問題，因此也適合于多點(diǎn)測(cè)

73、溫應(yīng)用，缺點(diǎn)就是要多占用一根I/O口線進(jìn)行強(qiáng)上拉切換。</p><p>　?。?）DS18B20的外部電源供電方式 </p><p>　　在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè)DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下，DS18B20的GND引

74、腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85℃。</p><p>　　外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡(jiǎn)單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。因此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)開發(fā)中,我們使用外部電源供電方式。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮DS18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點(diǎn)，即使電源電壓VCC降到3V時(shí)，依然能夠保證溫度量精度。</p><p&

75、gt;　　溫度測(cè)量電路模塊如圖4-2所示。DSl8820工作電壓為3～5V，測(cè)量溫度范圍為-55～+125℃，用戶設(shè)置的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在芯片內(nèi)部EEPROM中，可掉電保持。它具有3引腳，當(dāng)采用外部電源供電時(shí)，GND腳接地，VCC腳接電源，DQ腳作為信號(hào)端接單片機(jī)I/O口，電源腳和DQ腳間還需要外接一個(gè)約1k的上拉電阻，保證總線閑置時(shí)其狀態(tài)為高電平。DSl8B20可以將所采集到的溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過DQ傳送至單片機(jī)，單片機(jī)從而啟動(dòng)程

76、序存儲(chǔ)器中的測(cè)量程序，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示溫度值。</p><p>　　圖4-2 溫度檢測(cè)電路</p><p>　　4.2.2 濕度測(cè)量電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于濕度為緩變信號(hào)，可利用MSP430單片機(jī)的省電工作方式實(shí)現(xiàn)濕度的低功耗測(cè)量。傳統(tǒng)的數(shù)字式濕度計(jì)一般需要幾個(gè)獨(dú)立的元器件如A／D轉(zhuǎn)換器、CPU和驅(qū)動(dòng)芯片等，此電路僅由一片MSP430F149配以HM150

77、0濕度傳感器構(gòu)成；而且由于MSP430F149同時(shí)具有節(jié)電檢測(cè)功能，此電路不需任何特殊的復(fù)位電路。</p><p>　　濕度計(jì)的簡(jiǎn)單工作過程如下：濕度傳感器輸出的電壓信號(hào)通過片上ADCl2模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的A1通道傳入，在ADCl2模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由單片機(jī)經(jīng)過相應(yīng)的軟件算法把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成濕度值，最后，通過片上LED液晶驅(qū)動(dòng)模塊顯示出來。當(dāng)濕度計(jì)電路顯示實(shí)時(shí)最新數(shù)據(jù)后，MSP430F149處于空

78、閑狀態(tài)，在此期間內(nèi)輔助時(shí)鐘(32kH)工作的模塊處于活動(dòng)狀態(tài)，按該時(shí)鐘運(yùn)行的內(nèi)部定時(shí)器控制LED的工作頻率，使其保持并顯示最后的濕度讀數(shù)。經(jīng)軟件延時(shí)規(guī)定的時(shí)間以后，此定時(shí)器產(chǎn)生中斷，中斷啟動(dòng)CPU和內(nèi)部高速振蕩器，再一次重復(fù)上述測(cè)量顯示過程。濕度值的采集由片上ADCl2模塊完成，ADCl2模塊能實(shí)現(xiàn)12位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過軟件選擇通道。ADCl2提供單通道單次、序列通道單次、單通道多次、序列通道多次4種轉(zhuǎn)換模式，由于濕度計(jì)采用中斷方式

79、采集數(shù)據(jù)，所以選擇單通道單次轉(zhuǎn)換。</p><p>　　濕度檢測(cè)電路如圖4-3所示。集成濕度傳感器HM1500的輸出電壓在1～4V間隨濕度線性變化,電路設(shè)計(jì)主要采用差分式減法電路,精密電阻R3=R6=2.4kΩ,R4=R7=2kΩ, 用這四個(gè)電阻可調(diào)節(jié)增益。濕度傳感器HM1500檢測(cè)到的濕度對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)從IN端輸入。差分的另一側(cè)輸入Vs,它是由 TL431 提供 2.5 V的精密電壓分壓后可得到1.0 V左右的

80、電壓。并由此可以得到輸出電壓的計(jì)算公式為:</p><p><b>　?。ㄊ?-1）</b></p><p>　　若輸入電壓在1～4V之間變化, 則輸出電壓就相應(yīng)在0～2.5V之間變化。調(diào)節(jié)R1可以消除不同的濕度傳感器的零點(diǎn)誤差。該電路的測(cè)濕范圍為0～100%。</p><p>　　圖4-3 濕度檢測(cè)電路</p><p>

81、;　　4.2.3 電源轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　LM7805系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路圖，是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采集成穩(wěn)壓器LM7805，C1、C2分別為輸入端和輸出端濾波電容，RL為負(fù)載電阻。當(dāng)輸出電流較大時(shí)，LM7805應(yīng)配上散熱板。</p><p>　　為提高輸出電壓的應(yīng)用電路。穩(wěn)壓二極管VD1串接在LM7805穩(wěn)壓器2腳與地之間，可使輸出電壓Uo得

82、到一定的提高，輸出電壓Uo為7805穩(wěn)壓器輸出電 壓與穩(wěn)壓二極管VC1穩(wěn)壓值之和。VD2是輸出保護(hù)二極管，一旦輸出電壓低于VD1穩(wěn)壓值時(shí)，VD2導(dǎo)通，將輸出電流旁路，保護(hù)LM7800穩(wěn)壓器輸出級(jí)不被 損壞。</p><p>　　AMS1117系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計(jì)用于提供1A輸出電流且工作壓差可低至1V。在最大輸出電流時(shí)，AMS1117器件的壓差保證最大不超過1.3V，并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降

83、低。</p><p>　　AMS1117的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到1.5%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。</p><p>　　高效線性穩(wěn)壓器 后置穩(wěn)壓器，用于交換式電源 5V至3.3V線性穩(wěn)壓器、電池充電器、有源SCSI終端、筆記本電源管理、電池供電設(shè)備。</p><p>　　電源轉(zhuǎn)換電路如圖4-4、圖4-5所示

84、。圖4-4顯示的為220V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓。電壓轉(zhuǎn)換中，使用LM7805 轉(zhuǎn)換為5V電壓。圖4-5顯示的為5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓。電壓轉(zhuǎn)換中，使用AMS1117轉(zhuǎn)換為3.3V電壓提供整體電路中的使用電源。并且在5V～3.3V轉(zhuǎn)換電路中，采用了電池供電的方式。在不能連接到外接220V電源的情況下或外接220V電源突然停電的情況下，可以使用電池對(duì)單片機(jī)進(jìn)行供電，可以防止電路突然中斷。</p><p>　　圖4-

85、4 220V電源轉(zhuǎn)換為5V電源</p><p>　　圖4-5 5V電源轉(zhuǎn)換為3.3V電源</p><p>　　4.2.4 顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很小（有的僅零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有

86、這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管可顯示0～9十個(gè)數(shù)目字。</p><p>　　數(shù)碼管的一種是半導(dǎo)體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元，其基本單元是發(fā)光二極管。</p><p>　　數(shù)碼管是一類價(jià)格便宜 使用簡(jiǎn)

87、單，通過對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示 時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)的器件。</p><p>　　將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于

88、單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。</p><p>　　顯示電路設(shè)計(jì)如圖4-5所示。該電路采用四位七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示的方式, 當(dāng)單片機(jī)從ADIN1和ADIN2口采集到溫濕度數(shù)據(jù)以后,在LED的前4位顯示溫度數(shù)值，精確度為小數(shù)點(diǎn)后兩位；在LED的后4位顯示相對(duì)濕度數(shù)值，精確度為小數(shù)點(diǎn)后兩位（百分比）。由于單片機(jī)IO口有限,

89、該系統(tǒng)又采用兩片SNJ54HC373芯片擴(kuò)展了 8個(gè)IO口以滿足設(shè)計(jì)要求。為了保證電平兼容,這部分電路均采用3.3V 電壓供電。</p><p>　　圖4-5 顯示存儲(chǔ)電路</p><p>　　第5章 軟件程序設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 軟件開發(fā)環(huán)境IAR FOR MSP430</p><p>　　IAR Systems是全球領(lǐng)先的嵌入

90、式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務(wù)的供應(yīng)商。公司成立于1983年，迄今已有27年，提供的產(chǎn)品和服務(wù)涉及到嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和測(cè)試的每一個(gè)階段，包括：帶有C/C++編譯器和調(diào)試器的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和中間件、開發(fā)套件、硬件仿真器以及狀態(tài)機(jī)建模工具。</p><p>　　國(guó)內(nèi)普及的MSP430開發(fā)軟件種內(nèi)不多，主要有IAR公司的Embedded Workbench for MSP430（簡(jiǎn)稱為EW430）和A

91、Q430。</p><p>　　目前IAR的用戶居多。IAR EW430軟件提供了工程管理，程序編輯，代碼下載，調(diào)試等所有功能。并且軟件界面和操作方法與IAR EW for ARM等開發(fā)軟件一致。因此，學(xué)會(huì)了IAR EW430，就可以很順利地過渡到另一種新處理器的開發(fā)工作。</p><p>　　5.2 程序設(shè)計(jì)整體方案</p><p>　　整體的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的顯示

92、部分為2塊LED板，分別顯示溫度與濕度。高四位顯示溫度數(shù)值，第四位顯示濕度數(shù)值。通過Case語句顯示電路的溫濕度數(shù)值。并且在共陰極的LED數(shù)碼管上，我們需要將原來的LED顯示代碼做鏡像的處理。如原字符“0”的代碼為0x3f，在鏡像轉(zhuǎn)換之后，我們的顯示代碼為0xd7，整體的共陰極LED顯示代碼在主程序中將會(huì)有具體的顯示。鏡像后顯示代碼如下：</p><p>　　0xd7——//*"0"*//

93、 0x14——//*"1"*// 0xcd——//*"2"*// 0x5d——//*"3"*// </p><p>　　0x1e——//*"4"*// 0x5b——//*"5"*// 0xdb——//*"6"*// 0x15——//*"7"*/

94、/ </p><p>　　0xdf——//*"8"*// 0x5f——//*"9"*// 0X9F——//*"A"*// 0XDA——//*"b"*//</p><p>　　0XC3——//*"C"*// 0XDC——//*"d"*// 0XCB—

95、—//*"E"*// 0X8B——//*"F"*//</p><p>　　在對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)與顯示的過程中，對(duì)于DS18B20溫度傳感器在驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，需要達(dá)到脈沖的標(biāo)準(zhǔn)，需要有一個(gè)1微秒的脈沖。在硬件設(shè)計(jì)的過程中，我采用了一個(gè)8MHz的高晶振，所以在軟件的設(shè)計(jì)過程中，也需要對(duì)其進(jìn)行八分之一的分頻，編程1兆，一兆分之一就是1微秒，這樣就可以達(dá)到精確的一微秒的延時(shí)。以確保DS

96、18B20能夠進(jìn)行正常的工作。對(duì)8MHz的具體程序如下：</p><p>　　/*------選擇系統(tǒng)主時(shí)鐘為8MHz-------*/</p><p>　　BCSCTL1 &= ~XT2OFF; //打開XT2高頻晶體振蕩器</p><p><b>　　do</b></p><p&g

97、t;<b>　　{</b></p><p>　　IFG1 &= ~OFIFG; //清除晶振失敗標(biāo)志</p><p>　　for (i = 0xFF; i > 0; i--); //等待8MHz晶體起振</p><p><b>　　}</b></p>&l

98、t;p>　　while ((IFG1 & OFIFG)); //晶振失效標(biāo)志仍然存在？</p><p>　　BCSCTL2 |= SELM_2 + SELS; //MCLK和SMCLK選擇高頻晶振</p><p>　　在整體的顯示電路顯示之前，我們需要對(duì)LED顯示屏進(jìn)行初始化。在硬件設(shè)計(jì)當(dāng)中，選用了SNJ54AHC373J的存儲(chǔ)器

99、，進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。所以在開始對(duì)整體LED進(jìn)行初始化的時(shí)候需要注意在復(fù)位的時(shí)候首先要對(duì)P4.0進(jìn)行復(fù)位，這個(gè)時(shí)候需要保持P4.1置1，這樣才能保證寄存器當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)位。在復(fù)位前，要定義P3.0到P3.7，P4.0，P4.1為輸入輸出端口，再進(jìn)行復(fù)位工作。部分軟件如下：</p><p>　　P3DIR=0xff; //設(shè)置P3端口為輸入輸出端口</p><p&g

100、t;　　P4DIR=0x03; //設(shè)置P4.0，P4.1端口為輸入輸出端口</p><p>　　P3OUT=0x00; //P3端口復(fù)位 </p><p>　　P4OUT|=0x02; //P4.1端口復(fù)位，P4.0置1 </p><p>　　P4OUT&=~0x0

101、2; //P4.0置0，P4.1置0</p><p>　　P3OUT=0xff; //P3端口置1</p><p>　　P4OUT|=0x01; //P4.1端口復(fù)位，P4.0置1 </p><p>　　P4OUT&=~0x01; //P4.0置0，P

102、4.1置0</p><p>　　P6SEL |= 0x01; //P6.0端口設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換功能</p><p>　　在顯示程序部分，我們需要對(duì)8位LED進(jìn)行數(shù)位的選擇。需要由LED顯示具體顯示哪個(gè)一個(gè)值。Switch——case語句可以幫助我們對(duì)數(shù)位進(jìn)行選擇。LED1上由高到低依次分別為：dN[5]、dN[4]、dN[3]、dN[2]；LED2上數(shù)位由高到低

103、依次分別為DispBuf[0]、DispBuf[1]、DispBuf[2]、DispBuf[3]。這樣，通過Switch——case語句，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)位的選擇判斷，達(dá)到顯示的目的。本段程序?yàn)檎{(diào)用LED顯示子函數(shù)查詢數(shù)組，LED顯示具體顯示哪一個(gè)數(shù)值。本段程序如下：</p><p>　　switch(led_disp_bit) </p><p><b&

104、gt;　　{ </b></p><p>　　case 1:led_display(led_table[dN[5]]); break;</p><p>　　case 2:led_display(led_table[dN[4]]+0X20); break;</p><p>　　case 4:led_display(led_table[dN[3]]); b

105、reak;</p><p>　　case 8:led_display(led_table[dN[2]]); break;</p><p>　　case 16:led_display(led_table[DispBuf[0]]); break;</p><p>　　case 32:led_display(led_table[DispBuf[1]]+0X20); bre

106、ak;</p><p>　　case 64:led_display(led_table[DispBuf[2]]); break;</p><p>　　case 128:led_display(led_table[DispBuf[3]]); break;</p><p><b>　　} </b></p><p>　　5.3

107、 溫度測(cè)量程序</p><p>　　5.3.1 DS18B20溫度傳感器的驅(qū)動(dòng)</p><p>　　DS18B20為數(shù)字信號(hào)的溫度傳感器。由于SMP430單片機(jī)不能直接顯示數(shù)字信號(hào)傳感器所傳輸?shù)男畔?，所以需要?duì)其進(jìn)行軟件上的驅(qū)動(dòng)，以便檢測(cè)到的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行顯示。在驅(qū)動(dòng)程序中含有9個(gè)部分，其中包括：實(shí)現(xiàn)N個(gè)微秒的延時(shí)、對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位操作、向DS18B20寫入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)、從DS1

108、8B20讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)、發(fā)送跳過讀取產(chǎn)品ID號(hào)命令、發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令、發(fā)送讀ScratchPad命令、從DS18B20的ScratchPad讀取溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果、控制DS18B20完成一次溫度轉(zhuǎn)換。通過以上的驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)本次設(shè)計(jì)中的溫度傳感器DS18B20進(jìn)行軟件驅(qū)動(dòng)，與部分顯示程序的調(diào)用。附件1為DS18B20的驅(qū)動(dòng)程序及其相應(yīng)的說明。</p><p>　　5.3.2 溫度的測(cè)量與顯示程序</p>

109、<p>　　前文已經(jīng)說到，DS18B20在工作時(shí)對(duì)脈沖等級(jí)有要求，所以選擇對(duì)8MHz的晶振，并且對(duì)其進(jìn)行八分之一的分頻，確保工作時(shí)間達(dá)到1微秒。在DS18B20正常工作時(shí)，由于DS18B20是數(shù)字量輸出，所以需要通過程序?qū)y(cè)量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。溫度顯示精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位，所以采用FOR循環(huán)語句：</p><p>　　for（i=0;i<4;i++)dN[Ii]=0</p>&l