【正文】 )，第一個(gè)顯示的就是光強(qiáng)閾值設(shè)定界面，界面如圖51 所示：圖 51 光強(qiáng)閾值設(shè)定界面通過“左移鍵”、“右移鍵”、“+鍵”、“鍵”對光強(qiáng)閾值進(jìn)行設(shè)定，對光強(qiáng)閾值進(jìn)行設(shè)定完成以后，按確定鍵就表示對第一個(gè)界面設(shè)置完成，并且進(jìn)入第二個(gè)界面，第二個(gè)界面就是溫度閾值設(shè)定界面，如圖52所示：圖 52 溫度閾值設(shè)定界面這個(gè)界面被6個(gè)按鍵控制，6個(gè)按鍵分別是：；；4.“+鍵”；5.“鍵”；；。系統(tǒng)實(shí)際上遵循的是“低電平優(yōu)先”的仲裁原則，將總線判給在數(shù)據(jù)線上先發(fā)送低電平的主器件，而其他發(fā)送高電平的主器件將失去總線控制權(quán)，如圖413所示：圖413 I2C總線上的總線仲裁⑩總線封鎖狀態(tài)　　在特殊情況下，如果需要禁止所有發(fā)生在I2C總線上的通信活動(dòng)，封鎖或關(guān)閉總線是一種可行途徑，只要掛接于該總線上的任意一個(gè)器件將時(shí)鐘線SCL鎖定在低電平上即可。兩個(gè)主器件在每次發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)位的同時(shí)都要對自己輸出端的信號電平進(jìn)行抽檢，只要抽檢的結(jié)果與它們自己預(yù)期的電平相符，就會(huì)繼續(xù)占用總線，總線控制權(quán)也就得不到裁定結(jié)果。鑒于I2C總線的“線與”特性，使得時(shí)鐘線SCL上得到的時(shí)鐘信號波形，既不像主器件1所期望的CLK1，也不像主器件2所期望的CLK2，而是兩者進(jìn)行邏輯與的結(jié)果。重啟動(dòng)信號Sr既作為前一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)束，又作為后一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始。對于反饋有效應(yīng)答位ACK的要求是，接收器在第9個(gè)時(shí)鐘脈沖之前的低電平期間將SDA線拉低，并且確保在該時(shí)鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，在SCL呈現(xiàn)高電平期間，SDA上的電平必須保持穩(wěn)定，低電平為數(shù)據(jù)0，高電平為數(shù)據(jù)1。④數(shù)據(jù)位傳送②啟動(dòng)信號　　在時(shí)鐘線SCL保持高電平期間，數(shù)據(jù)線SDA上的電平被拉低（即負(fù)跳變），定義為I2C總線總線的啟動(dòng)信號，它標(biāo)志著一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始。被控器向主控器發(fā)送的信息種類有：應(yīng)答信號、數(shù)據(jù)字節(jié)、時(shí)鐘低電平。TMP27BH1750FVI都是用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型傳感器集成電路，所以我們就把它們劃在一起進(jìn)行軟件分析。在MSP430F5438A單片機(jī)內(nèi)部通常集成的是12位ADC。如圖46所示：圖46 讀取DHT11總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始,則DHT11沒有響應(yīng),，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。 DHT11單總線數(shù)據(jù)讀取程序數(shù)字溫濕度傳感器DHT11是一種單總線的溫濕度傳感器，接線簡單。關(guān)于FLL，它的作用是和DCO一起，實(shí)現(xiàn)鎖頻環(huán)倍頻電路。子系統(tǒng)時(shí)鐘(SMCLK)通常用于高速外圍模塊。DCOCLK分頻之后的時(shí)鐘DCOCLKDIV一般提供給MCLK和SMCLK。XT2CLK是一個(gè)高頻時(shí)鐘源，由外部提供，用來給MSP430F5438A的RF模塊提供時(shí)鐘，一般是外接25MHz晶體振蕩器。其中XT1CLK是一個(gè)低頻時(shí)鐘源，由外部提供，無需外加電容。51的時(shí)鐘源只有一個(gè)來自外部晶振，直接提供給內(nèi)部工作；而MSP430的時(shí)鐘是一個(gè)專門的模塊，至少有3個(gè)可選時(shí)鐘源（MSP430F5438A有5個(gè)），這些基本的時(shí)鐘源不直接提供給CPU和外設(shè)使用，而是經(jīng)過一些數(shù)據(jù)選擇器和分頻器，得到3個(gè)有用的時(shí)鐘信號。流程圖43所示：開始設(shè)置光強(qiáng)閾值設(shè)置溫度閾值設(shè)置濕度閾值結(jié)束圖43 按鍵設(shè)置流程圖 數(shù)據(jù)監(jiān)測程序數(shù)據(jù)交換是本設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的一環(huán)，是其他程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。所以必須滿足下列兩個(gè)條件：（1） 開機(jī)時(shí)進(jìn)入設(shè)置界面預(yù)設(shè)初值。在主程序框架的設(shè)計(jì)過程中，有一些事項(xiàng)需特別注意:中斷子程序中的代碼數(shù)量不宜過多，過多的代碼數(shù)量會(huì)使得中斷子程序運(yùn)行的時(shí)間變長，定時(shí)的效果變差。再初始化中斷向量表和與系統(tǒng)功能相關(guān)的微處理器的外設(shè)，包括I/O端口、液晶、內(nèi)部ADC、定時(shí)器、I2C串口、允許中斷等。結(jié)構(gòu)化編程中各子程序間使用結(jié)構(gòu)良好的轉(zhuǎn)移或調(diào)用，各個(gè)模塊有機(jī)的組合成一個(gè)整體。此編譯軟件可通過JTAG調(diào)試器((JTAG Debugger)直接將程序代碼下載到片內(nèi)FLASH中，即可脫機(jī)運(yùn)行，也可通過調(diào)試器在線調(diào)試。圖314鍵盤電路原理圖 硬件電路板的焊接與制作 系統(tǒng)硬件電路原理圖根據(jù)我們所需系統(tǒng)模塊硬件，畫出如圖315的原理圖，其中包含了電源電路、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)電路、與核心板通信接口電路等子模塊：圖315系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)硬件電路PCB圖在PCB設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，我們的PCB布線為雙面布線。其引腳功能表如表35所示：圖35 12864引腳功能表管腳編號端口名稱功能1VSS模塊的電源地2VDD模塊的電源正端。R11/R15可以用470歐姆，C6/。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，R10的電阻值會(huì)降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。3RR1輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS工作電源負(fù)端8VRF參考電壓及復(fù)位輸入端。電子愛好者社區(qū)b/b Bxd引腳說明如圖311和表34所示：圖311 BIS001引腳圖表34 BIS001引腳功能表管腳編號端口名稱功能1A可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。在本設(shè)計(jì)中，對采樣所得的信號增加了一個(gè)比較電路,使采樣信號與設(shè)定電壓值比較判斷可燃?xì)怏w濃度是否到達(dá)臨界值，從而達(dá)到警報(bào)的效果。電路如圖39 所示：圖39 DHT11電路 氣敏傳感器監(jiān)測模塊傳感器介紹MQ2 半導(dǎo)體煙霧傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧錫。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。額定運(yùn)行溫度范圍為－40℃至+125℃。3GND接地端口4SDAI2C接口SDA端口5DVISDA,SCL端口參考電壓，DVI端口為內(nèi)部寄存器的異步重置端口6SCLI2C接口SCL端口 光強(qiáng)采集模塊電路設(shè)計(jì)，ADDR地址段接地，電源和地線之間通過瓷片電容濾波。這種集成電路可以根據(jù)采集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。圖33 MSP430F5438A復(fù)位電路整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)板的主控芯片模塊和數(shù)據(jù)采集子模塊（包括相關(guān)傳感器）。它能自動(dòng)快速開啟各類白炙燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。20%，受紅外線影響很小。2． P1，P2 16個(gè)中斷IO口；3． 16位CRC 校驗(yàn)；4． 16通道AD采用，200ksps，12路外部采樣，同時(shí)內(nèi)置一個(gè)溫度傳感器，可以采集芯片溫度；5． 支持32位硬件乘法器；6． RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘；7． 4個(gè)USCI，UCAx支持串口，IrDA/SPI，UCBx支持SPI/IIC；8． 15個(gè)捕捉/比較定時(shí)器；9． JTAG/SBW（4線/2線仿真下載）；10． UCS統(tǒng)一時(shí)鐘管理；11． 系統(tǒng)看門狗Watchdogs；12． 支持多種低功耗模式LPM；13． 支持欠壓或低壓自動(dòng)復(fù)位； 傳感器的選型光強(qiáng)傳感器選用的是BH1750FVI，這是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。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)對總體功耗的控制。(4)具備卓越的超低功耗特性。如果晶體振蕩器在用做CPU時(shí)鐘時(shí)發(fā)生故障，DCO會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)正常工作。中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便，當(dāng)系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時(shí)，用中斷請求將它喚醒只用6us。還有高效的查表處理指令。該系列單片機(jī)自1996年問世以來，以其卓越的性能成為眾多單片機(jī)系列中一顆耀眼的新星。利用該軟件可直接將程序通過單片機(jī)本身帶有的JTAG接口下載到單片機(jī)的FLASH存儲器中，再由該軟件通過JTAG接口讀取單片機(jī)內(nèi)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測單片機(jī)上運(yùn)行的程序，實(shí)現(xiàn)在線仿真。最后，進(jìn)行了系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試分析，在軟硬件連接的基礎(chǔ)上分別對溫度傳感器TPM275模塊，單總線濕度傳感器DHT11模塊，光照度傳感器BH1750FV模塊，氣敏傳感器MQ2模塊，紅外熱釋電KP500B模塊以及按鍵和液晶顯示模塊進(jìn)行了單模塊分別調(diào)試。其次，論文進(jìn)行了詳細(xì)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并搭建了相關(guān)硬件模塊電路，包含以下幾個(gè)部分：單片機(jī)主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)控報(bào)警模塊、鍵盤和液晶顯示模塊。 論文的主要內(nèi)容本文設(shè)計(jì)并制作了一款基于MSP430單片機(jī)的環(huán)境參數(shù)采集監(jiān)測儀。環(huán)境參數(shù)的傳統(tǒng)測量方法中，測量設(shè)備體積較大，實(shí)時(shí)性差，精度低，還需花費(fèi)較大的人力，己不再適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展要求。但當(dāng)室溫超過28℃ ，濕度大于70%時(shí)，就會(huì)生悶熱、出汗、煩燥、疲勞等反應(yīng)，容易讓人的情緒不穩(wěn)定甚至無法正常工作。如城市的空氣質(zhì)量，溫室大棚中的溫濕度光照度等參數(shù)的控制，沿海城市海水浴場水質(zhì)，污染物的排放等。low power consumption,在此基礎(chǔ)上對這些子程序模塊進(jìn)行了整合調(diào)試及整機(jī)功能和功耗測試，最終完成整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)及儀器的設(shè)計(jì)制作。常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作 者： 董 琪 學(xué) 號： 41131243 系 部： 信息工程系 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 題 目： 基于MSP430單片機(jī)的環(huán)境 參數(shù)監(jiān)測儀的設(shè)計(jì)制作 指導(dǎo)者：評閱者： 2014 年 4 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要溫濕度和光照度等參數(shù)是標(biāo)定環(huán)境不可缺少的參數(shù)，對其進(jìn)行準(zhǔn)確的測量具有重要意義。論文分別對溫度傳感器模塊，單總線濕度傳感器模塊，光照度傳感器模塊，氣敏傳感器模塊，紅外熱釋電模塊以及按鍵和液晶顯示模塊進(jìn)行了單模塊分別調(diào)試。portable,low cost and so on. It has a great application prospect in the field of indoor and outdoor environmental parameters monitoring.Key words: MSP430, Environmental Parameter Monitor, Sensor, LCD DisplayIII 目 錄1 緒論 1 課題背景 1 論文的主要內(nèi)容 22 數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 3 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì) 3 3 MSP430單片機(jī)概述 3 MSP430F5438A介紹 4 傳感器的選型 53 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 主控芯片模塊 7 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 7 8 子系統(tǒng)模塊 8 8 溫度采集模塊 10 濕度采集模塊 11 氣敏傳感器監(jiān)測模塊 12 紅外采集模塊 13 15 硬件電路板的焊接與制作 17 系統(tǒng)硬件電路原理圖 17 系統(tǒng)硬件電路PCB圖 184 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 20 軟件開發(fā)環(huán)境及編程思想簡介 20 20 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì) 21 按鍵設(shè)置程序 21 數(shù)據(jù)監(jiān)測程序 22 主控芯片MSP430F5438A時(shí)鐘設(shè)定程序 23 DHT11單總線數(shù)據(jù)讀取程序 24 片內(nèi)ADC程序 26 275 監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)試分析 32 32 光強(qiáng)模塊測試分析 33 溫度模塊測試分析 34 濕度模塊測試分析 34 氣敏傳感器監(jiān)測模塊測試分析 35 紅外監(jiān)控模塊測試分析 36 37 37 38總結(jié) 38致 謝 39參考文獻(xiàn) 40附錄A 系統(tǒng)原理圖 41附錄B 系統(tǒng)PCB圖 42附錄C 控制程序源代碼 43V 1 緒論 課題背景為了使人類擁有舒適、健康的生活，很多情況下要監(jiān)測周圍的環(huán)境參數(shù)。舒適的環(huán)境會(huì)讓人感覺心情舒暢，人體感覺舒服，當(dāng)室內(nèi)溫度在18 ℃～20 ℃ ,濕度為40%～60%時(shí)，人的思維最敏捷，工作效率最高。環(huán)境監(jiān)測離不開數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是在測量工程中，無需人工記錄測量數(shù)據(jù)能自動(dòng)進(jìn)行采集，信號處理，并記錄顯示，如今無論是生產(chǎn)還是實(shí)驗(yàn)室中的測量都是要求精度高，速度快，這些人工測量無法完成，只能用自動(dòng)測量系統(tǒng)才能完成的。在對環(huán)境參數(shù)的采集方面由于高集成度低功耗低電壓的集成芯片的大量問世，使得儀表的功耗越來越低，功能越來越強(qiáng)大。首先，論文介紹了課題背景，闡述了環(huán)境監(jiān)測及監(jiān)測儀器的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，由此提出了基于MSP430單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，并針對需要監(jiān)測的參數(shù)進(jìn)行了器件選型及方案設(shè)計(jì)。再次，論文對系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了主要說明，包括系統(tǒng)主程序以及相應(yīng)的測溫、測濕、測光照度等測量子程序，以及外圍鍵盤與LCD顯示接口模塊程序等。系統(tǒng)總體框圖如圖22所示：MSP430F5438A單片機(jī)濕度檢測光強(qiáng)檢測紅外檢測溫度檢測液晶顯示可燃?xì)怏w檢測鍵盤電源圖22系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖MSP430單片機(jī)還有一個(gè)特點(diǎn)就