【正文】 6所示：圖46 讀取DHT11總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應信號,DHT11發(fā)送響應信號后,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數據,每一bit數據都以50us低電平時隙開始,則DHT11沒有響應,，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。關于FLL，它的作用是和DCO一起，實現鎖頻環(huán)倍頻電路。DCOCLK分頻之后的時鐘DCOCLKDIV一般提供給MCLK和SMCLK。其中XT1CLK是一個低頻時鐘源，由外部提供，無需外加電容。流程圖43所示：開始設置光強閾值設置溫度閾值設置濕度閾值結束圖43 按鍵設置流程圖 數據監(jiān)測程序數據交換是本設計中最關鍵的一環(huán)，是其他程序設計的基礎。在主程序框架的設計過程中，有一些事項需特別注意:中斷子程序中的代碼數量不宜過多，過多的代碼數量會使得中斷子程序運行的時間變長，定時的效果變差。結構化編程中各子程序間使用結構良好的轉移或調用，各個模塊有機的組合成一個整體。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、數據采集子系統(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設計中，布線是完成產品設計的重要步驟，我們的PCB布線為雙面布線。R11/R15可以用470歐姆，C6/。3RR1輸出延遲時間Tx的調節(jié)端4RC1輸出延遲時間Tx的調節(jié)端5RC2觸發(fā)封鎖時間Ti的調節(jié)端6RR2觸發(fā)封鎖時間Ti的調節(jié)端7VSS工作電源負端8VRF參考電壓及復位輸入端。在本設計中，對采樣所得的信號增加了一個比較電路,使采樣信號與設定電壓值比較判斷可燃氣體濃度是否到達臨界值，從而達到警報的效果。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。3GND接地端口4SDAI2C接口SDA端口5DVISDA,SCL端口參考電壓，DVI端口為內部寄存器的異步重置端口6SCLI2C接口SCL端口 光強采集模塊電路設計，ADDR地址段接地，電源和地線之間通過瓷片電容濾波。圖33 MSP430F5438A復位電路整個數據采集系統(tǒng)板的主控芯片模塊和數據采集子模塊（包括相關傳感器）。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。20%，受紅外線影響很小。這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關閉，從而實現對總體功耗的控制。如果晶體振蕩器在用做CPU時鐘時發(fā)生故障，DCO會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作。還有高效的查表處理指令。利用該軟件可直接將程序通過單片機本身帶有的JTAG接口下載到單片機的FLASH存儲器中，再由該軟件通過JTAG接口讀取單片機內信息，實時監(jiān)測單片機上運行的程序，實現在線仿真。其次，論文進行了詳細的系統(tǒng)硬件設計，并搭建了相關硬件模塊電路，包含以下幾個部分：單片機主控模塊、數據采集模塊、監(jiān)控報警模塊、鍵盤和液晶顯示模塊。環(huán)境參數的傳統(tǒng)測量方法中，測量設備體積較大，實時性差，精度低，還需花費較大的人力，己不再適應現代經濟的快速發(fā)展要求。如城市的空氣質量，溫室大棚中的溫濕度光照度等參數的控制，沿海城市海水浴場水質，污染物的排放等。在此基礎上對這些子程序模塊進行了整合調試及整機功能和功耗測試，最終完成整個監(jiān)控系統(tǒng)及儀器的設計制作。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行了單模塊分別調試。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 論文的主要內容 22 數據監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計方案 3 系統(tǒng)總體框圖設計 3 3 MSP430單片機概述 3 MSP430F5438A介紹 4 傳感器的選型 53 系統(tǒng)硬件設計 7 主控芯片模塊 7 單片機最小系統(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)軟件設計 20 軟件開發(fā)環(huán)境及編程思想簡介 20 20 系統(tǒng)子程序設計 21 按鍵設置程序 21 數據監(jiān)測程序 22 主控芯片MSP430F5438A時鐘設定程序 23 DHT11單總線數據讀取程序 24 片內ADC程序 26 275 監(jiān)測系統(tǒng)調試分析 32 32 光強模塊測試分析 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 38致 謝 39參考文獻 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。環(huán)境監(jiān)測離不開數據采集，數據采集系統(tǒng)是在測量工程中，無需人工記錄測量數據能自動進行采集，信號處理，并記錄顯示，如今無論是生產還是實驗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，只能用自動測量系統(tǒng)才能完成的。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)展現狀及發(fā)展趨勢，由此提出了基于MSP430單片機的數據采集監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計方案，并針對需要監(jiān)測的參數進行了器件選型及方案設計。系統(tǒng)總體框圖如圖22所示：MSP430F5438A單片機濕度檢測光強檢測紅外檢測溫度檢測液晶顯示可燃氣體檢測鍵盤電源圖22系統(tǒng)設計總體框圖MSP430單片機還有一個特點就是支持C語言編程，由于采用C語言開發(fā)可以大大的提高開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期，并且采用C語言開發(fā)程序具有非常好的可讀性和移植性，因此本設計的軟件采用高效的MSP430系列的C語言編寫，軟件部分采用IAR公司提供的開發(fā)環(huán)境：IAR Embedded Workbench及調試器CSPY。大量的寄存器以及片內數據存儲器都可參加多種運算。然后軟件可設置適當的寄存器的控制位來確定最后的系統(tǒng)時鐘頻率。其次是獨特的時鐘系統(tǒng)設計，在MSP430系列中有兩個不同的系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)（有的使用一個晶體振蕩器，有的使用兩個晶體振蕩器）和鎖頻環(huán)時鐘系統(tǒng)或DCO數字振蕩器時鐘系統(tǒng)。該傳感器支持I2C通信，最小誤差變動在177。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。圖32 MSP430F5438A晶振電路系統(tǒng)復位電路如圖33所示，通過電容接地，電容兩端并聯一個獨立按鍵，用以完成單片機的系統(tǒng)復位。如果ADDR=“L” (ADDR≤)，那么Low Byte = 1001_0000。 濕度采集模塊DHT11傳感器介紹數字溫濕度傳感器DHT11是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度傳感器。 芯片優(yōu)點：1． 在較寬的濃度范圍內對可燃氣體有良好的靈敏度 2． 對液化氣、丙烷、氫氣 的靈敏度較高 3． 長壽命、低成本 4． 簡單的驅動電路即可可燃氣體采集模塊電路可燃氣體采集模塊電路主要當它所處環(huán)境中有可燃氣體時，傳感器的電導率隨著空氣中可燃氣體的濃度增大而增大，從而使輸出相應的信號。在輸出延遲時間Tx之外和無VS的上跳變時，Vo保持低電平。圖中R12可以調節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實際使用時可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。圖313液晶12864電路圖鍵盤模塊電路原理圖鍵盤模塊電路圖如圖314所示，矩陣鍵盤的接口和單片機的P7口相連。模塊化編程就是指將一個大的工程按功能分割成一些小的模塊，各模塊相對獨立、功能單一、結構清晰、接口簡單，從而減小了整個工程程序設計的復雜性，縮短了開發(fā)周期，并且易于程序的維護和功能擴充。首先進報警預設值，通矩陣鍵盤設定報警值，并通過液晶顯示，在用戶設置完成按下確定按鍵以后，開始整個系統(tǒng)的數據采集，通過單片機在液晶界面實時顯示。按下“+鍵”或“鍵”修改預設值，按下“確定鍵”來跳到下一個環(huán)境參數設定，最后一次按確定以后退出設置子程序。MSP430F5438A中一共有5個時鐘源：XT1CLK、VLOCLK、REFOCLK、DCOCLK、XT2CLK。DCOCLK因為有FLL的鎖定，所以可以提供非常穩(wěn)定的時鐘。FLL用來鎖DCOCLK，需要一個參考信號FLLREFCLK，這個信號可以是XT1CLK、REFOCLK、XT2CLK三者之一。DHT11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結束,延時等待2040us后,讀取DHT11的響應信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可,總線由上拉電阻拉高。它具有如下特點： 最大轉化速度超過200ksps； 無數據丟失的單調的12位轉化器； 采樣—保持由可編程的采樣周期控制； 利用軟件，Timer_A對采樣進行初始化； 選擇芯片內部的基準電壓發(fā)生器（）； 軟件選擇外部或內部基準； 12路獨立可配置的外部輸入通道；內部溫度傳感器轉化通道，參考電壓為AVcc和外部基準； 可選的轉換時鐘源；四種轉化模式：單通道模式，重復單通道模式，序列模式和重復序列模式； ADC內核和基準電壓可以單獨掉電；用于自動存儲轉換結果的數據傳輸控制器；在本系統(tǒng)中，我們先設置內部ADC的I/O口為第二功能引腳，再配置的寄存器ADC12CTL0、ADC12CTLADC12IE、ADC12CTL0，然后在中斷中利用它對MQ2的2號引腳進行重復單通道模式采樣，最后進行數據處理。此時各個器件的輸出級場效應管均處在截止狀態(tài)，即釋放總線，由兩條信號線各自的上拉電阻把電平拉高?！　≡贗2C總線上傳送的每一位數據都有一個時鐘脈沖相對應（或同步控制），即在SCL串行時鐘的配合下，在SDA上逐位地串行傳送每一位數據。帶有CPU的被控器在對收到的地址字節(jié)做出應答之后，需要一定的時間去執(zhí)行中斷服務子程序，來分析或比較地址碼，其間就把SCL線鉗位在低電平上，直到處理妥當后才釋放SCL線，進而使主控器繼續(xù)后續(xù)數據字節(jié)的發(fā)送，如圖411所示：圖411 I2C總線上的插入等待時間⑦重啟動信號　　在主控器控制總線期間完成了一次數據通信（發(fā)送或接收）之后，如果想繼續(xù)占用總線再進行一次數據通信（發(fā)送或接收），而又不釋放總線，就需要利用重啟動Sr信號時序。在總線被啟動后，主器件1企圖發(fā)送數據“101”，主器件2企圖發(fā)送數據“100101”。這三個界面被7個按鍵控制，7個按鍵分別是：；；；4.“+”鍵；5.“”鍵；；。 溫度模塊測試分析在完成光強模塊測試界面顯示之后，我們對溫度模塊進行了測試。如圖511所示：圖511紅外監(jiān)控模塊測試界面我們可以用物體擋住光敏電阻，然后用手觸碰KP500B，再用萬用表測量BIS001的V0端，觀察萬用表測量到的電壓值以及記錄保持高電平的時間，進行驗證。該系統(tǒng)非常適合用在移動電源式的監(jiān)測場合。此外，還可以在該系統(tǒng)基礎上加入基于有線串口或無線通訊模塊，使得系統(tǒng)可以與上位機或遠程PC機進行通訊，實時監(jiān)控和記錄采集的數據。unsigned char TMP275_CMD[] = {0x01,0x20}。 //適度低8位unsigned char DHT11_readflag。unsigned char DIS6[] = {無 有}。 LED_OUT[1]=(data/10%10+0x30)。0x7f)。 delay_ms(180)。//溫度值，沒有考慮小數 DHT11_humidity = DHT11RH_Data_H。 // 使能轉換 P6SEL |= 0x01。 Write_Cmd(0x82)。 Write_Cmd(0x87)。 Write_Data(0x30+GET_energy()/100000%10)。 Write_Data(0x20)。x39。 //蜂鳴器響 Write_Data( DIS5[0])。 Write_Data( DIS5[10])。 Write_Data( DIS5[15])。 if(P1INamp。 delay_ms(100)。i16。delay_ms(100)。 Write_Cmd(0x98)。 DIS_PX()。 // Vector 10: ADC12IFG2 case 12: break。 // Vector 26: ADC12IFG