基于msp430的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-07-15 17:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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(yùn)行，由 JTAG 接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。這種方式只需要一臺 PC 機(jī)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。 MSP430F149引腳圖 單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為一種數(shù)字化溫度傳感器，DS18B20 測溫時無需任何外部元件，可直接輸出 9~12 位（含符號位）的被測溫度值，測溫范圍為55ǜ~+125℃；在10~+85℃范圍內(nèi) 測量精度為177。℃，輸出測量分辨率可謂，最高可達(dá) ℃；支持“單線總線”技術(shù)，僅需要占用一個通用 I/O 端口即可完成與單片機(jī)的通信；現(xiàn)場溫度直接以“單 線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。 “單線總線”通信協(xié)議簡介。“單線總線”是一種在一條總線（這條總線只有一條口線）具有單主機(jī)多從機(jī)的總線系統(tǒng)，在“單線總線”可掛多個從機(jī)系統(tǒng)。為了不引起邏輯上的沖突，所有 從機(jī)系統(tǒng)“單線總線”接口都是漏極開路的，多個從機(jī)系統(tǒng)輸出信號在總線上實現(xiàn) 線與，因此在使用時必須對總線外加上拉電阻。為保證數(shù)據(jù)的完整性，所有的單線 總線器件都要遵循嚴(yán)格的通信協(xié)議。 “單線總線”通信協(xié)議定義了復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈 沖、寫時序和讀時序等幾種信號類型。所有的單線命令序列（如初始化、ROM 命令、 RAM 命令）都是由這些基本的信號類型組成的。在這些信號中，除了應(yīng)答脈沖外， 其他均由主機(jī)發(fā)出，并且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳分布DS18B20 主要由4部分組成：64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。ROM的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛多個 DS18B20 的目的。 高低溫報警觸發(fā)器 TH 和 TL、 配置寄存器均由一個字節(jié)的 EEPROM 組成，使用一個存儲器功能命令可對TH、TL或配置寄存器寫入。DS18B20 數(shù)字溫度計以 9 位數(shù)字量形式反映器件的溫度值。DS18B20 通過一個 單線接口發(fā)送或接受信息，因此在中央微處理器和 DS18B20之間僅需要一條連接線。用于讀寫和溫度轉(zhuǎn)換的電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，無需無需外部電源。因為每個DS18B20都有一個獨特的片序列號，所以用多個DS18B20可以同時連接在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方。這一特性在 HVAC 環(huán)境控制、探測建筑物、儀器或機(jī)器的溫度以及過程監(jiān)控和控制等方面非常 有用。 GND：接地 DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出腳。對于單線操作：漏極開路 VDD：可選的 VDD 腳。 DS18B20內(nèi)部機(jī)構(gòu) DSB18B20各引腳介紹如下：GND為地。DQ為數(shù)據(jù)輸入/輸出端。VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地)。NC為SOIC封裝的，NC為空引腳。 3 測溫系統(tǒng)的硬件設(shè)計 電源及復(fù)位模塊設(shè)計，考慮到硬件系統(tǒng)對電源要求具有穩(wěn)壓功能和波紋小等特點，其使用LD1117芯片，復(fù)位電路采用RC復(fù)位電路，但RC復(fù)位電路解決不了電源毛刺和電源緩慢下降等問題，所以在MSP430單片機(jī)的電路中采用芯片復(fù)位將更加理想，由于本系統(tǒng)實現(xiàn)功能簡單，考慮到降低成本，最終采用了RC復(fù)位電路。其硬件電路原理圖如下： 電源連接原理圖 復(fù)位電路原理圖 LED顯示模塊設(shè)計LED顯示器是由8只發(fā)光二極管構(gòu)成的8段數(shù)碼顯示顯示器。其中a——g用于構(gòu)成7筆字形，DP用于構(gòu)成小數(shù)點。本次設(shè)計中采用的是共陽極數(shù)碼管，當(dāng)其接低電平時點亮相應(yīng)LED燈，為了能夠更好的驅(qū)動數(shù)碼管采用了三極管放大。其硬件電路原理圖如下： 數(shù)碼管顯示原理圖其中共有6位，溫度顯示由四位八段數(shù)碼管顯示2位整數(shù)，1位小數(shù)，而二位八段數(shù)碼管用于功能鍵顯示?！?，——。鍵盤輸入電路主要用于輸入數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)人機(jī)交互。該系統(tǒng)的鍵盤設(shè)計是采用掃描方式實現(xiàn)的矩陣鍵盤。其電路原理圖如下： 鍵盤原理圖該矩陣鍵盤由行線和列線組成，——，——。鍵盤的行線作為鍵盤的控制輸出端，鍵盤的列線作為鍵盤的輸入端。同時考慮到P1端口和P2端口具有中斷功能，因此鍵盤的處理程序也可以由中斷產(chǎn)生。鍵盤的列線通過上拉電路將兩個管腳拉高，這樣在沒有按鍵按下的情況下，該兩個管腳的電平為高電平，如果有按鍵按下時，相應(yīng)的列線管腳為低電平，這時通過設(shè)置P1口為中斷方式，低電平就出發(fā)中斷而進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，從而獲得輸入的數(shù)據(jù)。同注意到，鍵盤的掃描時間是很短的，僅僅幾微妙的時間，然而按鍵的時間一次至少需要幾十毫秒，所以只要有鍵按下的話是都可以被掃描到的，但是按鍵按下時有一定的時間抖動，需要加入鍵盤的抖動處理。本次系統(tǒng)設(shè)計采用的溫度轉(zhuǎn)換模塊采用的是DS18B20溫度傳感器，其原理圖如下： 溫度采集原理圖其只有一個端口要接，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用無需外部元件可用數(shù)據(jù)總線供電， V無需備用電源,測量溫度范圍為55 176。C至+125 ℃ 。華氏相當(dāng)于是67 176。F到257華氏度 10 176。C至+85 176。C范圍內(nèi)精度為177。 176。C1）DS18B20的初始化：（1） 先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。（2） 延時（該時間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點）（3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。（4） 延時750微秒（該時間的時間范圍可以從480到960微秒）。（5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。 （6） 延時等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時間之內(nèi)產(chǎn)生一個由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進(jìn)行等待，不然會使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時控制）。 （7） 若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時，其延時的時間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時間算起）最少要480微秒。（8） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。2）DS18B20的寫操作：（1） 數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。（2） 延時確定的時間為15微秒。（3） 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。（4） 延時時間為45微秒。（5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。（6） 重復(fù)上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。（7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高。3）
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