【正文】 利于維護。 方案比較與選擇本次設計中對于溫度傳感器設計了以下兩種方案：方案一：利用熱敏電阻NTC溫度傳感器組成測溫電路，經(jīng)過溫度——頻率變換電路進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，由于這樣做的溫度傳感器的線性特性不是很好，測量誤差較大，為此利用單片機的計算和查表功能對熱敏電阻的溫度非線性特性進行線性化處理，這樣就提高了熱敏電阻測溫精度。2) 在理論上單總線上可掛接任意多個DS18B20，但在實際應用時并非如此，當單總線上所掛DS18B20超過8個時，就需要解決總線驅(qū)動問題；3)連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的，當采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。1) 在對DS18B20進行編寫程序時，必須嚴格保證讀/寫時序，否則將無法讀取測量結(jié)果所有電壓參考點為接地點，溫度轉(zhuǎn)換精度177。如：0550H為+85，F(xiàn)C90H為55。當溫度傳感器DS18B20的轉(zhuǎn)換精度設置為“12”時，它用12位存貯溫度值，最高位為符號位。如果是寄生電源，則發(fā)回“0”，如果是VDD供電，則發(fā)回“1”，這樣總線控制器就能決定是否有DS18B20需要強上拉。外部電源供電方式是DS18B20的最佳工作方式，工作穩(wěn)定可靠，即使VCC降到了3V時，依然能夠保證溫度測量精度。特別是當溫度高于100℃時，由于此時DS18B20表現(xiàn)出的漏電流比較大，通訊可能無法進行，因此應使用外部電源供電方式。在寄生電源供電方式下，DS18B20從單線信號線上汲取能量：在信號線DQ處于高電平期間把能量儲存在內(nèi)部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能，直到高電平到來再給寄生電源(電容)充電。引腳定義如下：DQ為數(shù)字信號I/O端；GND為接地端；VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時VDD接地)，NC表示懸空。這個字節(jié)是以上八個字節(jié)的CRC碼。暫存器的結(jié)構(gòu)為8個字節(jié)的存儲器。當在單線總線上通訊時，暫存器幫助確保數(shù)據(jù)的完整性。6) Read Power Supply [B4h]：獲取器件的電源模式：“0”=寄生電源，“1”=外部電源。4) Convert T [44h]：啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。2) Read Scratchpad [BEh]：讀取暫存器的內(nèi)容。5) Alarm Search [ECh]：響應最近一次測溫遇到符合報警條件的情況。3) Skip ROM [CCh]：此后的指令將對在線所有器件起作用。進僅總線上存在單個器件時才能使用，否則會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。此外，單總線控制器還提供了5個ROM操作命令和6個RAM操作指令。只有建立了ROM操作協(xié)議，才能對DS18B20進行控制操作。該64為只讀存儲器號常用于元器件的識別和匹配。暫存器溫度傳感器上限觸發(fā)TH下限觸發(fā)TL存儲器和控制寄存器8位CRC暫存器64位ROM和單線端口電源探測二極管二極管圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如前所述，每只DS18B20都有一個唯一的長達64位的只讀存儲器號，該只讀存儲器號存放在DS18B20內(nèi)部的ROM中。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成64位光刻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。DS18B20數(shù)字溫度傳感器的主要特性有：1)適應電壓范圍寬：，也可由數(shù)據(jù)線供電，零待機功耗；2)單線接口方式，僅需一個端口就可以與CPU連接實現(xiàn)雙向通訊；3)可編程分辨率為9～12位，～750ms，℃，℃，℃，℃，可實現(xiàn)高精度測溫；4)測溫范圍55℃～+125℃，在10℃～+85℃內(nèi)測溫精度為177。由于采用單總線，而且每一個DSl8B20在出廠時已經(jīng)給定了唯一的序號，因此任意多個DSl8B20可以在同一條單線總線上工作，從而實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能，節(jié)約了成本，方便了設計。DS18B20數(shù)字溫度傳感器是美國Dallas公司繼DS1820之后推出的增強型單總線溫度傳感器，它具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、可組網(wǎng)等優(yōu)點，在實際應用中取得了良好的測溫效果。 DS18B20數(shù)字溫度傳感器 DS18B20簡介 在傳統(tǒng)的模擬信號遠距離溫度測量系統(tǒng)中，為達到較高的測量精度需要很好的解決引線誤差補償、多點測量切換誤差及放大電路零點漂移誤差等技術(shù)問題。由于其具有低電壓、超低功耗、數(shù)據(jù)處理能力強大、片內(nèi)外資源豐富的特點，而且有16個中斷源，可以嵌套使用，通過中斷將CPU從低功耗模式下喚醒，所以可以編寫出實時性很高的程序且實現(xiàn)系統(tǒng)低功耗的要求。即使在掉電狀態(tài)下電源電壓降到2V，但耗電電流仍達到50uA，功耗比較大。89C51單片機的工作電壓為5V，有兩種低功耗模式：待機方式和掉電方式。 方案比較與選擇本次系統(tǒng)設計的核心處理器有兩種選擇：一個是本科期間學習過的且目前被廣泛使用的89C51單片機，另一個就是上文所介紹的具有超低功耗特性的MSP430系列單片機。如：P1DIR=0xff。如對于P1口的任何一個中斷，程序都會執(zhí)行P1口的中斷服務子程序，在該程序中根據(jù)P1IFG標志位來判斷具體是哪一個I/O口發(fā)生了中斷，如本次系統(tǒng)設計程序中對于鍵值的判斷[15]。定義中斷的方式有兩種：一種是：__interrupt [PORT1_VECTOR] void PORT1(void)這種方式比較常用；另一種是：pragma function=interruptvoid PORT1( ){}prama function=default與前者相比，后者的缺點是編譯命令不能提供矢量選項。若想返回主程序時退出休眠，可通過一些軟件手段在退出中斷前修改堆棧內(nèi)的值。MSP430單片機的所有的大部分功能模塊均能夠在不需要CPU干預的情況下獨立工作且能引發(fā)中斷，所以在對MSP430進行編程時，軟件的基本結(jié)構(gòu)之一就是先向某工作模塊發(fā)出工作指令，然后CPU休眠，等待模塊操作完畢后產(chǎn)生中斷，喚醒CPU繼續(xù)下面的任務，從而將CPU運行的時間降到最少，功耗降到最低。 基本時鐘系統(tǒng)操作模式控制位工作模式CPU狀態(tài)、振蕩器及時鐘SCG1SCG0OSC OffCPU Off0000活動模式（AM）CPU、MCLK、SMCLK、ACLK均處于活動狀態(tài)0001低功耗模式0（LMP0）CPU、MCLK禁止0101低功耗模式1（LMP1）CPU、MCLK禁止，在活動模式，如果DCO為用作MCLK及SMCLK，則直接流發(fā)生器保持有效；ACLK活動1001低功耗模式2（LMP2）CPU、MCLK、SMCLK禁止，如果DCO為用作MCLK及SMCLK，則直接流發(fā)生器保持有效；ACLK活動1101低功耗模式3（LMP3）僅ACLK有效1111低功耗模式4（LMP4）CPU及所有時鐘禁止MSP430系列單片機的低功耗主要是靠CPU進入休眠狀態(tài)來實現(xiàn)的，能夠?qū)PU從休眠狀態(tài)喚醒的條件只有發(fā)生中斷或復位。當設置任一種模式的控制位時，被選擇的工作狀態(tài)立刻響應。利用堆棧SR值，程序溢出能返回到不同的工作狀態(tài)。運行模式要考慮到三個不同的需求:低功耗、速度和數(shù)據(jù)的吞吐量；單個外圍設備電流消耗的最小限度。 MSP430單片機引腳圖 MSP430系列單片機超低功耗的原理及實現(xiàn)MSP430單片機超低功耗的關鍵是應用其時鐘系統(tǒng)，最大化低功耗模式的工作時間，典型的LMP3電流消耗少于2μA，32kHz晶振用于ACLK的時鐘，DCO用于CPU激活后的突發(fā)短暫運行[1]。MSP430F449單片機的主要性能有：l 低供電電壓范圍：l 超低功耗，具有五種省電模式：活動模式：1MHz，；等待模式：；關閉模式（RAM保持）：l 數(shù)字控制的振蕩器（DCO）可以在6us內(nèi)將CPU從休眠中喚醒，這也是實現(xiàn)低功耗的重要手段之一l 16位精簡指令結(jié)構(gòu)，125ns指令時間周期，10個16位的寄存器以及常數(shù)發(fā)生器，能夠最大限度的提高代碼的效率l 具有內(nèi)部參考電平，采樣保持和自動掃描的12位A/D轉(zhuǎn)換器l 帶有三個或七個捕捉/比較影子寄存器的16位定時器Bl 帶有三個捕捉/比較寄存器的16位定時器Al 串行通訊接口（USART），軟件選擇異步UART或者同步SPI接口，對于MSP430F44x系列的單片機有兩個UART（UART0，UART1）l 可編程電平檢測的供電電壓管理器/監(jiān)視器l 串行在線編程無需外部編程電壓，可編程的安全熔絲代碼保護l 集成多達160段的LCD驅(qū)動器。單片機型號的第二位數(shù)字表示子系列號，一般子系列號越大包含的功能模塊越多，最后一或兩位數(shù)字表示存儲器容量，數(shù)字越大表示ROM和RAM的容量越大。MSP430系列單片機的型號很多，TI公司用3或4位數(shù)字表示單片機型號，其中一位數(shù)字表示一個系列。 MSP430系列單片機 MSP430系列單片機簡介MSP430系列單片機是美國德州儀器(TI)推向市場的一個16位、具有精簡指令集、超低功耗的混合型單片機，自1996年問世，由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設備和方便靈活的開發(fā)手段，成為許多電子產(chǎn)品設計的首選，1999年進入中國就受到了中國廣大設計工程師的青睞。 課題的主要研究內(nèi)容本課題通過對超低功耗系列單片機MSP430，單總線數(shù)字溫度溫度傳感器DS18B20，日歷/時鐘芯片DS1302，液晶顯示模塊OCMJ4x8B等的介紹，達到熟練掌握器件的性能、