【正文】 度傳感器獲得 數(shù)據(jù)， 并 對采集來的數(shù)據(jù)進行處理 后 送給 MSP430F149 。以下為具體的程序 [12]。 *pData = 0 。 PCTL3 = 0xA500。 void FLASH_clr( int *pData ) { PCTL1 = 0xA502。 *pData = nValue。 PCTL1 = 0xA540。 void FLASH_wb(char *pData char nValue) { PCTL3 = 0xA500。 *pData = nValue。 PCTL1 = 0xA540。 void FLASH_ww(int *pData int nValue) { PCTL3 = 0xA500。 程 序 初 始 化打 開 中 斷讀 F L A S H 的 內(nèi) 容 有 設(shè) 置 數(shù) 據(jù) ？等 待 設(shè) 置 數(shù) 據(jù)啟 動 定 時 器數(shù) 據(jù) 處 理 數(shù) 據(jù) 正 常 ？ 報警數(shù) 據(jù) 顯 示YN 圖 41 主處理器 流程圖 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 考慮到需要對設(shè)置數(shù)據(jù)進行讀寫，這樣需要對 FLASH 進行操作，下面給出 FLASH 操作的 函數(shù)。由于報警的上限和下限需要設(shè)置，另外考慮到對數(shù)據(jù)的保存，因此主程序先檢查門限是否在 FLASH 里面有，如果沒有則進行等待設(shè)置數(shù)據(jù)，設(shè)置完成后才進入下一步處理，也就是程序必須在有設(shè)置數(shù)據(jù)的情況下才能正常運行 [11]。 最小系統(tǒng)設(shè)計 主處理模塊主要是將各個模塊進行協(xié)調(diào)處理和實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。下面就具體介紹各個模塊的軟件設(shè)計 [1]。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 經(jīng)過前面對系統(tǒng)硬件的了解，這一節(jié)介紹系統(tǒng)的軟件設(shè)計。報警電路圖如圖 37 所示。該電路具有簡單、實用等特點。 167。 圖 36 顯示電路 通過 圖 35 可以看出，該顯示電路直接與單片機的數(shù)據(jù) I/O 口進行連接，由于 MSP430149 具有豐富的 I/O 口資源，這樣采用并行的接口方式非常容易，減小系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度，也可以增加系統(tǒng)的可靠性。 顯示模塊 系統(tǒng)的顯示電路采用 LCD1602 液晶顯示器顯示 ，這樣的方式能滿足該系統(tǒng)的要求，也可很容易的完成。另外還要考慮鍵盤的抖動處理。依次將 、 、畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 和 設(shè)置為低電平來判斷該行是否有輸入，如果沒有輸入的話，、 、 和 均為高電平，如果有輸入的話， 、 、 或者 上為低電平 [10]，就會觸發(fā)中斷，進入中斷服務(wù)程序，獲得輸入數(shù)據(jù)。 鍵盤的工作原理具體如下：首先將 、 、 和 設(shè)置為輸出，將 、 、 和 設(shè)置為輸入，并將 、 、 和 設(shè)置為低電平觸發(fā)中斷方式；將 設(shè)置為低電平，如果該行上 有按鍵按下的話，則 、 、 或者 上為低電平，就會觸發(fā)中斷，進入中斷服務(wù)程序，獲得輸入的數(shù)據(jù)。在設(shè)計時為了程序設(shè)計的方便性，鍵盤的列線采用的是 、 、 和 ，這樣可 以利用該管腳的中斷功能。 圖 35 鍵盤輸入電路 該矩陣掃描鍵盤由行線和列線組成， 、 、 和 構(gòu)成鍵盤的行線， 、 、 和 構(gòu)成鍵盤的列線。該系統(tǒng)的鍵畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 盤設(shè)計是采用掃描方式實現(xiàn)的矩陣鍵盤。 167。 圖 34 溫度采集電路 通過 圖 34 可以看出該集成電路具有簡單、實用等特點。由于每片 DS18B20含有唯一的硅串行數(shù)，從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息，僅需要一根口線（單線接口）。 圖 33 復(fù)位電路 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 167。為了減小電源的干擾，還需要在復(fù)位芯片的電源輸入腿加一個 的電容來實現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。 電源電路具體如圖 32 所示。而整個系統(tǒng)采用 供電，考慮到硬件系統(tǒng)對電源要求具有穩(wěn)壓功能和紋波小等特點，另外也考慮到硬件系統(tǒng)的低功耗等特點，因此該硬件系統(tǒng)的電源部分采用 TI 公司的 TPS76033 芯片實現(xiàn)，該芯片能很好滿足該硬件系統(tǒng)的要求，另外該芯片具有很小的封裝，因此能有效節(jié)約 PCB 板的 面積 [8]。 電源及復(fù)位模塊 電壓電路： 由于 MSP430F149 單片機的工作電壓一般是 ～ ，并且功耗極低。單片機最小系統(tǒng)電路如圖 31 所示?？紤]到電源的輸入紋波對單片機的影響，在電源的管腳增加一個 的電容來實現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。從單片機最小系統(tǒng)電路可以看出，單片機的接口電路非常簡單，分別采用單片機的一般 I/O 口實現(xiàn)與其他電路的連口，在單片機的時鐘設(shè)計上與其他單片機有一定的區(qū)別， MSP430F149 單片機采用兩個時鐘輸入，一個 32kHz 的時鐘信號，一個 8MHz 的時鐘信號。 167。 如下面的兩個表所示。而對于負(fù)的溫度，則需要將采集到的數(shù)值取反加 1，既可以得到實際溫度的十六進制表示。配置寄存器為高速暫存器中的第五個 字節(jié)，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，各位字節(jié)的定義如表 21 所示： 表 21 各位字節(jié)的定義 TM R1 R0 1 1 1 1 1 后五位一直是 1， TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 還是在測試模式，在 DS18B20 出廠時被設(shè)置為 0，用戶不要去改動， R1和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，也就是設(shè)置分辨率。 2. 非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入用戶報警上下限。 （二）溫度傳感器 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)： DS18B20 采用三腳 PR35 封裝如圖 22 所示，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如 22 所示 [5]。 7. 報警搜索命令可識別 DS18B20 超溫度限 ， A/D 變換時間為 200ms。 5. 通過編程可以實現(xiàn)九位數(shù)字溫度讀數(shù)。 （一）溫度傳感器 DS18B20 具有以下特點： 1. 單線接口：僅需一根口線與 CPU 連接便可以實現(xiàn)雙向通 信。讀寫及溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外電源。 單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 美國 DALLAS 公 司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20,它是一種自能 溫度傳感器，可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機處理。轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存在 16 個轉(zhuǎn)換寄存器中 , 這樣 ADC12 可以進行多次轉(zhuǎn)換而不需要軟件干預(yù) , 這一點提高了系統(tǒng)性能 , 也減少了軟件開銷 [2]?？梢栽趩瓮ǖ郎蠈崿F(xiàn)單次轉(zhuǎn)換或多次轉(zhuǎn)換 , 也可以在序列通道上實現(xiàn)單次轉(zhuǎn)換或重復(fù)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換數(shù)值在輸入信 號大于等于 Vr+ 時為滿量程 , 小于等于 Vr 時為 “0”。另外，定時器還具有捕獲模式，我們可以通過定時器的捕獲功能實現(xiàn)各種測量，比如脈沖寬度測量[3]。 16 位定時器可以用作看門狗定時器，實現(xiàn)在秒數(shù)量級上的定時。 11. 提供 ～ 六個數(shù)據(jù)端口，能為用戶提供更多的處理功能。 8. 安全熔絲的程序代碼保護 9. 片內(nèi)提供模擬信號比較器、較多的儲存器。單片機是 FLASH 型的，可以實現(xiàn)寫入和擦除，再加上次單片機提供 JTAG 口，能實現(xiàn)能很好的在線調(diào)試仿真功能。 6. 具有靈活的時鐘設(shè)計。 5. 片內(nèi)有 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)提供參考電壓。 3. 使用中斷請求將 CPU 從低功耗模式下喚醒時間： 6μs 4. 快速的指令執(zhí)行時間。 2. 超低功耗。 10. 一個硬件乘法器 [2]。 8. 12 位 200kbps 的 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC12，自帶采樣保持。 6. 四個 8 位并行端口； P P P5 與 P6。 4. 帶有 7 個捕獲 /比較寄存器的 16 位定時器 Timer_B7。 2. 看門狗定時器 Watchdog Timer，可用作通用定時器。 本設(shè)計采用 MSP430F149 單片機作為核心部件。大部分 MSP430 系列單片機采用 FLASH 技術(shù)，支持在線編程，并有保密熔絲。 MSP430F149 單片機 MSP430 系列單片機是美國德州儀器公司推出的 16 位超低功耗，高性能產(chǎn)品，它具有處理能力強，運行速度快，資源豐富，開發(fā)方便等優(yōu)點。電源及復(fù)位模塊主要是為整個系統(tǒng)提供可靠的電源，另外考慮到系統(tǒng)工作需要有復(fù)位功能，因此也為系統(tǒng)提供復(fù)位信號 。傳感器模塊與單片機的 A/D 通道進行連接，這樣 可以簡化模擬采集的設(shè)計，從而減小設(shè)計的復(fù)雜性，增加系統(tǒng)的可靠性 。系統(tǒng)框圖如圖 11 所示。下面一部分將具體介紹系統(tǒng)的構(gòu)成。溫度傳感器通過某種關(guān)系的換算，就可以得到溫度傳感器的輸出電壓，這樣單片機通過模擬口采集得到傳感器的輸出電壓 [1]。采用 150ns 的指令周期，用12 位 200kbps 的 A/D 轉(zhuǎn)換器，自帶采樣保持。 主要技術(shù)指標(biāo)： DS18B20 測溫范圍為 55℃ ～ 125℃ ，精度為 ℃ ；A/D 變換時間為 200ms。 課題的主要研究內(nèi)容及指標(biāo) 本課題主要是對現(xiàn)有的溫度控制 器進行分析研究，確定系統(tǒng)的整體方案，設(shè)計一種基于 MSP430 單片機的溫度采集報警系統(tǒng)，包括硬件和軟件的設(shè)計部分。從而實現(xiàn)溫度的采集、顯示和報警。 該課設(shè)的目的： 1．弄懂 MSP430F149 單片機的工作原理以及為控制系統(tǒng)的設(shè)計方法； 2. 了解 DS18B20數(shù)字溫度傳感器的工作原理； 3．培養(yǎng)硬件和軟件相結(jié)合的設(shè)計及調(diào)試能力； 4．運用傳感器技術(shù)和控制技術(shù)實現(xiàn)對溫度的檢測和液晶顯示。在溫度控制方面，還存在著許多問題。 本課題的目的與意義 溫度控制技術(shù)是一種非常重要的工業(yè)技術(shù)。溫度的數(shù)字通過 LCD1602 液晶顯示器顯示。該傳感器測量精度高、互換性好等優(yōu)點。本文設(shè)計的溫度采集報警系統(tǒng)采用具有超低功耗性能的 MSP430 單片機作為主芯片，并利用其自帶的具有 12 位分辨率的 ADC12 進行模 /數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換。這就需要一種能夠及時檢測溫度變化以及控制其變化的設(shè)備，給人們提供溫度數(shù)據(jù)值，使人們對溫度的變化做及時的調(diào)整。單片機依靠其高可靠性和高性價比，在工業(yè)控制，智能化儀表，家用電器等方面得到極為廣泛的應(yīng)用。 概述 電子技術(shù)的飛速發(fā)展，給人類的生活帶來了根本性的變革，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計算機，將人類社會更是帶入了一個新的時代。 軟件的調(diào)試 ............................................................. 29 167。 系統(tǒng)軟件調(diào)試 ...................................................................... 28 167。 報警模塊 .............................................................................. 25 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 .............................................................................. 27 167。 鍵盤輸入模塊 ...................................................................... 20 167。 最小系統(tǒng)設(shè)計 ...................................................................... 17 167。 顯示模塊 .............................................................................. 15 167。 采集模塊 .............................................................................. 13 167。 MSP430F149 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 ................................. 10 167。 MSP430F149 單片機 ............................................................ 4 167。 本課題的目的與意義 ................................................................... 1 167。 關(guān)鍵詞： MSP430F149，溫度控制儀， DS18B20, LCD1602