【正文】 XXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設計（論文）學 院：XXXXXXXXXXXXXXX專 業(yè)： 自動化 學 生： XXX 指導教師： XXXXXXXX 完成日期：XXXXXXXXXXXXXXX基于MSP430單片機溫度測量系統(tǒng)設計總計 畢業(yè)設計（論文） 47 頁 表格 6 個插圖 19 幅 基于MSP430單片機的溫度測量系統(tǒng)設計摘 要溫度控制儀表具有廣泛的應用前景，在各種行業(yè)中都占有重要的位置，越來越多的領(lǐng)域應用到以單片機為控制核心，用液晶顯示作為顯示終端的數(shù)字化控制設備，通過單片機對被控對象進行智能控制。本設計是從降低開發(fā)成本、擴大適用范圍、系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性的設計目的出發(fā)，采用MSP430F149單片機為控制核心、以單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20來完成溫度信號的采集、溫度以數(shù)宇的方式顯示在LCD1602液晶上，最終實現(xiàn)溫度的采集、顯示。并重點闡述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件編程的設計過程。其中硬件構(gòu)成有六部分:電源及復位模塊、采集模塊、報警模塊、鍵盤輸入模塊和顯示模塊。MSP430F149是一種16位內(nèi)含F(xiàn)LASH型芯片的單片機，具有高速運算、開發(fā)設備簡便、可現(xiàn)場編程等特點，這給控制系統(tǒng)的設計帶來了極大的便利性。各個模塊的電路原理圖都由protel來完成。關(guān)鍵詞:MSP430F149 ；溫度控制；DS18B2O；LCD1602AbstractTemperature control the appearance prospect, in various industries will occupy an important position, more and more fields to a monolithic integrated circuits to control the use led as a display terminal equipment by some monolithic integrated circuits to control the object is intelligent control.The design is to reduce costs, expand the development of the scope and the system running stability, reliability, designed by MSP430F149 monolithic integrated circuits to control the temperature sensor and figures DS18B20 to plete the temperature of the collection, the temperature in the number of ways in led display LED1602, achieve the temperature of the collection and display and police. The minimum temperature values based on actual requirements, the keyboard for set, for automatic temperature control and other function, and the hardware and software system of the programming process the design of hardware to constitute a part of six modules, power and resets the collected, keyboard, the module display module and.MSP430F149 is a 16bit flash chips including the type of operation of a monolithic integrated circuits, the development of device easy, but the characteristics and programming for the control system design a great convenience., all modules of a schematic diagram of a circuit are protel to plete.Key words: MSP430F149；temperature control；DS18B20；LCD1602目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 MSP430單片機概述 1 MSP430的特點 2 4 4 4第2章 系統(tǒng)總體方案設計 5 5 5 MSP430F149單片機 6 MSP430F149的組成 6 MSP430F149的特點 7 MSP430F149的定時器及轉(zhuǎn)換模塊 7 單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 8 DS18B20的技術(shù)性能： 9 DS18B20的應用范圍 9 DS18B20產(chǎn)品型號與規(guī)格 10 溫度傳感器DS18B20特點： 10 DS18B20使用中注意事項 10 11 13第3章 硬件部分 15 硬件電路圖 15 電源及復位模塊 16 鍵盤輸入模塊 18 19 功率放大器LM386 19 LM386內(nèi)部原理 21 顯示模塊 23 LCD1602 基本參數(shù)及引腳功能 23 1602LCD主要技術(shù)參數(shù) 24 24第4章 軟件部分 29 最小系統(tǒng)設計 29 30 31 34 37總結(jié) 38致謝 39參考文獻 40附 錄 41 IV第1章 緒論本章簡要介紹單片機技術(shù)在工業(yè)上的主要應用，MSP430單片機的概述及特點，以及課題研究的主要內(nèi)容及論文安排。 MSP430單片機概述MSP430系列單片機是美國德州儀器（TI）1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號處理器（Mixed Signal Processor）。稱之為混合信號處理器，主要是其針對實際應用需求，把許多模擬電路，數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上。德州儀器1996年到2000年初，先后推出了31X、32X、33X等幾個系列，這些系列具有LCD驅(qū)動模塊，對提高系統(tǒng)的集成度較有利。每一系列有ROM型（C）、OTP型（P）、和 EPROM型（E）等芯片。EPROM 型的價格昂貴，運行環(huán)境溫度范圍窄，主要用于樣機開發(fā)。這也表明了這幾個系列的開發(fā)模式，即：用戶可以用 EPROM 型開發(fā)樣機；用OTP型進行小批量生產(chǎn)；而ROM型適應大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。2000年推出了11X/11X1系列。這個系列采用20腳封裝，內(nèi)存容量、片上功能和I/O引腳數(shù)比較少，但是價格比較低廉。這個時期的MSP430已經(jīng)顯露出了它的特低功耗等的一系列技術(shù)特點，但也有不盡如人意之處。它的許多重要特性如：片內(nèi)串行通信接口、硬件乘法器、足夠的I/O引腳等，只有33x系列才具備。33x系列價格較高，比較適合于較為復雜的應用系統(tǒng)。當用戶設計需要更多考慮成本時，33x并不一定是最適合的。而片內(nèi)高精度A/D轉(zhuǎn)換器又只有32x系列才有。2000年7月推出了F13x/F14x系列，在2001年7月到2002年又相繼推出F41x、F43x、F44x。這些全部是 Flash 型單片機。F41x系列單片機有48個I/O口，96段LCD驅(qū)動。F43x、F44x系列是在13x、14x的基礎(chǔ)上，增加了液晶驅(qū)動器，將驅(qū)動LCD的段數(shù)由3xx系列的最多120段增加到160段。并且相應地調(diào)整了顯示存儲器在存儲區(qū)內(nèi)的地址,為以后的發(fā)展拓展了空間。MSP430系列的部分產(chǎn)品具有Flash存儲器，在系統(tǒng)設計、開發(fā)調(diào)試及實際應用上都表現(xiàn)出較明顯的優(yōu)點。TI公司推出具有Flash 型存儲器及JTAG邊界掃描技術(shù)的廉價開發(fā)工具MSPFET430X110，將國際上先進的JTAG技術(shù)和Flash在線編程技術(shù)引入MSP430。這種以Flash 技術(shù)與FET開發(fā)工具組合的開發(fā)方式，具有方便、廉價、實用等優(yōu)點，給用戶提供了一個較為理想的樣機開發(fā)方式。2001年TI公司又公布了BOOTSTRAP LOADER技術(shù)，利用它可在燒斷熔絲以后只要幾根線就可更改并運行內(nèi)部的程序。這為系統(tǒng)軟件的升級提供了又一方便的手段。BOOTSTRAP具有很高的保密性，口令可達到32個字節(jié)的長度。TI公司在2002年底和2003年期間又陸續(xù)推出了F15x和F16x系列的產(chǎn)品。在這一新的系列中，有了兩個方面的發(fā)展。一是從存儲器方面來說，將 RAM 容量大大增加，如F1611的RAM容量增加到了10KB。二是從外圍模塊來說，增加了I2C、DMA、DAC12 和SVS等模塊[13]。 MSP430的特點[1]處理能力強MSP430系列單片機是一個16位的單片機，采用了精簡指令集（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），簡介的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)存儲器都可以參加多種運算；還有高效的查表處理命令。這些特點保證了可以編制出高效的源程序 。運算速度快MSP430系列單片機能在25MHz晶體的驅(qū)動下，實現(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（能實現(xiàn)乘加運算）相配合,能實現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如 FFT 等）。超低功耗MSP430單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。首先，MSP430 。因而可使其在1MHz的時鐘條件下運行時，芯片的電流最低會在165μA左右。其次，獨特的時鐘系統(tǒng)設計。在MSP430系列中有兩個不同的時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（FLL和FLL+）時鐘系統(tǒng)和DCO數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)。可以只使用一個晶體振蕩器（32768Hz），也可以使用兩個晶體振蕩器。由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生CPU和各功能所需的時鐘。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實現(xiàn)對總體功耗的控制。由于系統(tǒng)運行時開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0~LPM4）。在實時時鐘模式下，在RAM保持模式下。片內(nèi)資源豐富MSP430系列單片機的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設。它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時器A0（Timer_A0）、定時器A1（Timer_A1）、定時器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、10位/12位ADC、16位ΣΔ ADC、DMA、I/O端口、基本定時器（Basic Timer）、實時時鐘（RTC）和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時迅速復位；模擬比較器進行模擬電壓的比較，配合定時器，可設計出 A/D 轉(zhuǎn)換器；16 位定時器（Timer_A和Timer_B）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、PWM等；有的器件更具有可實現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實現(xiàn)多機通信等應用；具有較多的I/O 端口，P0、PP2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；10/12位硬件A/D轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達200kbps，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應用；能直接驅(qū)動液晶多達160段；實現(xiàn)兩路的12位D/A轉(zhuǎn)換；硬件I2C串行總線接口實現(xiàn)存儲器串行擴展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用的DMA模塊。MSP430系列單片機的這些片內(nèi)外設為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。方便高效的開發(fā)環(huán)境MSP430系列有OPT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。對于OPT型和ROM型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后燒寫或掩膜芯片；對于FLASH型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因為器件片內(nèi)有JTAG調(diào)試接口，還有可電擦寫的、FLASH存儲器，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行，由JTAG接口讀取片內(nèi)信息供設計者調(diào)試使用的方法進行開發(fā)。這種方式只需要一臺PC機和一個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。本設計以實現(xiàn)基于MSP430單片機的溫度測量為主要目標，主要內(nèi)容有：MSP430的結(jié)構(gòu)及工作原理；溫度測量的控制方法；控制系統(tǒng)所需的控制電路，設計控制系統(tǒng)；控制電路主要由MSP430F149單片機、DS18B20溫度傳感器，LCD1602.系統(tǒng)原理圖、方框圖和線路圖等。(1) 原理部分：第1章