【文章內容簡介】 地址是0200H。3 方案設計與論證本課題是要求利用 MSP430 單片機設計一個溫度檢測系統(tǒng)，要求方便，安全。要求測量溫度時,在溫度超過預定值的時候，能自動報警，并且能夠啟動降溫系統(tǒng)對溫度進行控制。本設計中采集溫度用 MSP430 單片機完成，MSP430 單片機是 TI 公司具有代表性的一種超低功耗單片機，其處理功能強大，功耗非常低。 整體方案設計單片機溫度控制系統(tǒng)是以 MSP430 單片機為控制核心。整個系統(tǒng)硬件部分包括溫度檢測系統(tǒng)、信號放大系統(tǒng)、提示報警系統(tǒng)、A/D 轉換、單片機、I/O 設備、控制執(zhí)行系統(tǒng)等。單片機溫度控制系統(tǒng)控制框圖如圖 2 所示溫度采集信號放大濾波單片機溫度控制溫度調節(jié)提示報警圖 2 單片機溫度控制系統(tǒng)控制框圖溫度傳感器將溫度信息變換為模擬電壓信號后，將電壓信號放大到單片機可以處理的范圍內，經過低通濾波，濾掉干擾信號送入單片機。在單片機中對信號進行采樣，為進一步提高測量精度，采樣后對信號再進行數字濾波 [7]。單片機將檢測到的溫度信息與設定值進行比較，如果不相符，數字調節(jié)程序根據給定值與測得值的差值按 PID控制算法設計控制量，觸發(fā)程序根據控制量控制執(zhí)行單元。如果檢測值高于設定值，則啟動制冷系統(tǒng)，降低環(huán)境溫度；如果檢測值低于設定值，則啟動加熱系統(tǒng)，提高環(huán)境溫度，達到控制溫度的目的。 溫度傳感器方案方案一：采用熱敏電阻溫度傳感器（如 MF5E）采集溫度數據，該溫度傳感器使用熱敏電阻作為主要元件,利用其電阻值隨溫度變化而顯著變化的特點,可直接將溫度的變化轉為電量的變化，熱敏電阻精度和靈敏度也符合要求。方案二：采用數字溫度傳感器 DS18B20 采集溫度數據，采集的數據不用作任何處理直接送給單片機，因為其為單總線器件，所以接口相對簡單 [8]，而且相比熱敏電阻傳感器，其精度和靈敏度也符合一定要求。本系統(tǒng)中對檢測精度要求不是很高，室溫下即可，所以選用高精度熱敏電阻作為溫度傳感器。熱敏電阻具有靈敏度較高、穩(wěn)定性強、互換精度高的特點?？墒狗糯笃麟娐窐O為簡單, 又免去了互換補償的麻煩。 熱敏電阻具有負的電阻溫度特性,當溫度升高時,電阻值減小,它的阻值—溫度特性曲線是一條指數曲線,非線性度較大。而對于本設計，因為溫度要求不高，是在室溫環(huán)境下，熱敏電阻的阻值與環(huán)境溫度基本呈線性關系 [9]，這樣可以通過電阻分壓簡單地將溫度值轉化為電壓值。給熱敏電阻通以恒定的電流，可得到電阻兩端的電壓，根據與熱敏電阻特性有關的溫度參數 To 以及特性系數 k，可得下式：T=TokV(t) (1) 式中 T 為被測溫度。根據上式，可以把電阻值隨溫度的變化關系轉化為電壓值隨溫度變化的關系,由于熱敏電阻的電信號一般都是毫伏級，必須經過放大，將熱敏電阻測量到的電信號轉化為0～ 之間，才能在單片機中使用。圖 3 為放大電路原理圖 [10]。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為。 C2 R5 R2 + R6 + R8 _ + R R7P R1 R4 R91 R3 Rg RP2圖 3 熱敏電阻溫度傳感器電路圖由于傳感器輸出微弱的模擬信號，當信號中存在環(huán)境干擾時，干擾信號也被同時放大，影響檢測的精度，需用濾波電路對先對模擬信號進行處理，以提高信號的抗干擾能力。本系統(tǒng)采用巴特沃斯二階有源低通濾波電路。選取該巴特沃斯二階有源低通濾波電路的截止頻率 FH=10kHz 信號放大部分設計電壓放大器的任務是對輸入的電壓信號進行放大。要放大的信號是由溫度傳感器送來的，根據電壓信號隨時間發(fā)生的微弱變化，利用放大器可以將這些微弱的電信號放大到足夠的強，并將放大后的信號輸送到單片機進行分析。對電壓信號進行放大是電壓放大器的主要任務。 共發(fā)射極放大器結構簡介A2A1 A3+12v熱敏電阻共發(fā)射極放大器，能夠把輸入的交流信號電壓疊加在直流電壓上，使晶體管基極、發(fā)射極之間的正向電壓發(fā)生變化，通過晶體管的控制作用，使集電極電流有更大的變化，它的變量在集電極電阻上產生大的電壓變量，從而實現電壓放大。共發(fā)射極電壓放大器電路的組成如圖 4 所示: C2 C1 V + RC + Rb UO RL Ui Vbb VCC 圖 4 共射極基本放大器 VCC是放大電路的能源,為輸出信號提供能量，并保證發(fā)射結處于正向偏置、集電結處于反向偏置，使晶體管工作在放大區(qū)。V CC取值一般為幾伏到幾十伏。 V 是放大電路的核心元件。利用晶體管在放大區(qū)的電流控制作用，即 Ic = βI b的電流放大作用，將微弱的電信號進行放大。 Rc是晶體管的集電極負載電阻。它將集電極電流的變化轉換為電壓的變化，實現電路的電壓放大作用。R c一般為幾千歐到幾十千歐。 RB以保證工作在放大狀態(tài)。改變 RB使晶體管有合適的靜態(tài)工作點。R B一般取幾十千歐到幾百千歐。5．耦合電容 CC2 起隔直流、通交流的作用。在信號頻率范圍內，認為容抗近似為零。所以分析電路時，在直流通路中電容視為開路，在交流通路中電容視為短路。CC2 一般為十幾微法到幾十微法的有極性的電解電容。 共發(fā)射極放大器組成原則共發(fā)射極放大電路又稱反相放大電路，其特點為電壓增益大，輸出電壓與輸入電壓反相，低頻性能差，適用于低頻、和多級放大電路的中間級。 　?。?）直流電源要設置合適靜態(tài)工作點，并作為