【正文】 nd software system of the programming process the design of hardware to constitute a part of six modules, power and resets the collected, keyboard, the module display module and.MSP430F149 is a 16bit flash chips including the type of operation of a monolithic integrated circuits, the development of device easy, but the characteristics and programming for the control system design a great convenience., all modules of a schematic diagram of a circuit are protel to plete.Key words: MSP430F149；temperature control；DS18B20；LCD1602目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 MSP430單片機(jī)概述 1 MSP430的特點(diǎn) 2 4 4 4第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 5 5 5 MSP430F149單片機(jī) 6 MSP430F149的組成 6 MSP430F149的特點(diǎn) 7 MSP430F149的定時(shí)器及轉(zhuǎn)換模塊 7 單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 8 DS18B20的技術(shù)性能： 9 DS18B20的應(yīng)用范圍 9 DS18B20產(chǎn)品型號(hào)與規(guī)格 10 溫度傳感器DS18B20特點(diǎn)： 10 DS18B20使用中注意事項(xiàng) 10 11 13第3章 硬件部分 15 硬件電路圖 15 電源及復(fù)位模塊 16 鍵盤輸入模塊 18 19 功率放大器LM386 19 LM386內(nèi)部原理 21 顯示模塊 23 LCD1602 基本參數(shù)及引腳功能 23 1602LCD主要技術(shù)參數(shù) 24 24第4章 軟件部分 29 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 30 31 34 37總結(jié) 38致謝 39參考文獻(xiàn) 40附 錄 41 IV第1章 緒論本章簡(jiǎn)要介紹單片機(jī)技術(shù)在工業(yè)上的主要應(yīng)用，MSP430單片機(jī)的概述及特點(diǎn)，以及課題研究的主要內(nèi)容及論文安排。MSP430F149是一種16位內(nèi)含F(xiàn)LASH型芯片的單片機(jī)，具有高速運(yùn)算、開發(fā)設(shè)備簡(jiǎn)便、可現(xiàn)場(chǎng)編程等特點(diǎn)，這給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來了極大的便利性。并重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件編程的設(shè)計(jì)過程。 XXXXXXXXXX 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué) 院：XXXXXXXXXXXXXXX專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué) 生： XXX 指導(dǎo)教師： XXXXXXXX 完成日期：XXXXXXXXXXXXXXX基于MSP430單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)總計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 47 頁 表格 6 個(gè)插圖 19 幅 基于MSP430單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要溫度控制儀表具有廣泛的應(yīng)用前景，在各種行業(yè)中都占有重要的位置，越來越多的領(lǐng)域應(yīng)用到以單片機(jī)為控制核心，用液晶顯示作為顯示終端的數(shù)字化控制設(shè)備，通過單片機(jī)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行智能控制。本設(shè)計(jì)是從降低開發(fā)成本、擴(kuò)大適用范圍、系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性的設(shè)計(jì)目的出發(fā)，采用MSP430F149單片機(jī)為控制核心、以單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20來完成溫度信號(hào)的采集、溫度以數(shù)宇的方式顯示在LCD1602液晶上，最終實(shí)現(xiàn)溫度的采集、顯示。其中硬件構(gòu)成有六部分:電源及復(fù)位模塊、采集模塊、報(bào)警模塊、鍵盤輸入模塊和顯示模塊。各個(gè)模塊的電路原理圖都由protel來完成。 MSP430單片機(jī)概述MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器（TI）1996年開始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗的混合信號(hào)處理器（Mixed Signal Processor）。德州儀器1996年到2000年初，先后推出了31X、32X、33X等幾個(gè)系列，這些系列具有LCD驅(qū)動(dòng)模塊，對(duì)提高系統(tǒng)的集成度較有利。EPROM 型的價(jià)格昂貴，運(yùn)行環(huán)境溫度范圍窄，主要用于樣機(jī)開發(fā)。2000年推出了11X/11X1系列。這個(gè)時(shí)期的MSP430已經(jīng)顯露出了它的特低功耗等的一系列技術(shù)特點(diǎn)，但也有不盡如人意之處。33x系列價(jià)格較高，比較適合于較為復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)。而片內(nèi)高精度A/D轉(zhuǎn)換器又只有32x系列才有。這些全部是 Flash 型單片機(jī)。F43x、F44x系列是在13x、14x的基礎(chǔ)上，增加了液晶驅(qū)動(dòng)器，將驅(qū)動(dòng)LCD的段數(shù)由3xx系列的最多120段增加到160段。MSP430系列的部分產(chǎn)品具有Flash存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)調(diào)試及實(shí)際應(yīng)用上都表現(xiàn)出較明顯的優(yōu)點(diǎn)。這種以Flash 技術(shù)與FET開發(fā)工具組合的開發(fā)方式，具有方便、廉價(jià)、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，給用戶提供了一個(gè)較為理想的樣機(jī)開發(fā)方式。這為系統(tǒng)軟件的升級(jí)提供了又一方便的手段。TI公司在2002年底和2003年期間又陸續(xù)推出了F15x和F16x系列的產(chǎn)品。一是從存儲(chǔ)器方面來說，將 RAM 容量大大增加，如F1611的RAM容量增加到了10KB。 MSP430的特點(diǎn)[1]處理能力強(qiáng)MSP430系列單片機(jī)是一個(gè)16位的單片機(jī)，采用了精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7種源操作數(shù)尋址，4種目的操作數(shù)尋址），簡(jiǎn)介的27條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理命令。運(yùn)算速度快MSP430系列單片機(jī)能在25MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)40ns的指令周期16位的數(shù)據(jù)寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘加運(yùn)算）相配合,能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的某些算法（如 FFT 等）。首先，MSP430 。其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？梢灾皇褂靡粋€(gè)晶體振蕩器（32768Hz），也可以使用兩個(gè)晶體振蕩器。并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0~LPM4）。片內(nèi)資源豐富MSP430系列單片機(jī)的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。其中，看門狗可以使程序失控時(shí)迅速復(fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時(shí)器，可設(shè)計(jì)出 A/D 轉(zhuǎn)換器；16 位定時(shí)器（Timer_A和Timer_B）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計(jì)數(shù)、時(shí)序發(fā)生、PWM等；有的器件更具有可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的I/O 端口，P0、PP2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；10/12位硬件A/D轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá)200kbps，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá)160段；實(shí)現(xiàn)兩路的12位D/A轉(zhuǎn)換；硬件I2C串行總線接口實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器串行擴(kuò)展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用的DMA模塊。方便高效的開發(fā)環(huán)境MSP430系列有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。這種方式只需要一臺(tái)PC機(jī)和一個(gè)JTAG調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。本設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的溫度測(cè)量為主要目標(biāo)，主要內(nèi)容有：MSP430的結(jié)構(gòu)及工作原理；溫度測(cè)量的控制方法；控制系統(tǒng)所需的控制電路，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)；控制電路主要由MSP430F149單片機(jī)、DS18B20溫度傳感器，LCD1602.系統(tǒng)原理圖、方框圖和線路圖等。(2) 硬件電路部分：第3章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路圖，MSP430的結(jié)構(gòu)圖及外圍電路。 第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本章主要介紹系統(tǒng)的原理圖以及測(cè)量原理，然后介紹本設(shè)計(jì)的核心部件MSP430F149單片機(jī)和單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20。圖21 控制系統(tǒng)原理圖本設(shè)計(jì)的原理是:溫度采集系統(tǒng)主要通過單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集得到溫度數(shù)據(jù)，MSP430F149作為CPU從溫度傳感器讀取數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷然后做相應(yīng)處理，比如顯示或報(bào)警。由于MSP430F149片內(nèi)集成了A/D轉(zhuǎn)換通道，這樣可以直接將單片機(jī)的A/D輸入通道與傳感器的模擬電壓輸出通道相連接另外系統(tǒng)通過鍵盤輸入來完成對(duì)報(bào)警溫度上下限的設(shè)置，通過顯示電路將得到的數(shù)據(jù)顯示出來，當(dāng)溫度超過上限和下限的時(shí)候，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警是通過驅(qū)動(dòng)一個(gè)蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)主要有傳感器采集模塊、鍵盤輸入模塊、電源及復(fù)位模塊、報(bào)警模塊及顯示模塊，、RESET、。由圖21可以看出，整個(gè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。鍵盤輸入模塊是通過單片機(jī)的Pl口來實(shí)現(xiàn)的，由于Pl口中斷功能，所以實(shí)現(xiàn)起來非常容易，并且也非常適合軟件編程。 MSP430F149單片機(jī)本設(shè)計(jì)采用MSP430F149單片機(jī)作為核心部件。l 看門狗定時(shí)器Watch Timer，可用作通用定時(shí)器。l 帶有7個(gè)捕獲/比較寄存器的16位定時(shí)器Timer_B7。P1與P2。PPP5與P6。l 2位200kbps的A/D轉(zhuǎn)換器ADC12，自帶采樣保持。l 一個(gè)硬件乘法器。l 超低功耗。l 使用中斷請(qǐng)求將CPU從低功耗模式下喚醒時(shí)間：6usl 快速的指令執(zhí)行時(shí)間。l 片內(nèi)有12位A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)提供參考電壓。l 具有靈活的時(shí)鐘設(shè)計(jì)。l 單片機(jī)是FLASH型的，可以實(shí)現(xiàn)寫入和擦除，再加上次單片機(jī)提供JTAG口，能實(shí)現(xiàn)能很好的在線調(diào)試仿真功能。l 片內(nèi)提供模擬信號(hào)比較器、較多的儲(chǔ)存器。l ，能為用戶提供更多的處理功能。 MSP430F149的定時(shí)器及轉(zhuǎn)換模塊在MSP430F149中有一個(gè)16位定時(shí)器和一個(gè)12位轉(zhuǎn)換模塊ADC12。其中有2個(gè)中斷向量，便于處理各種定時(shí)中斷。12位A/D轉(zhuǎn)換用到2個(gè)參考電平，即Vr+和Vr，作為轉(zhuǎn)換范圍的上下限和讀數(shù)的量程值和0值。ADC12有4種工作模式。對(duì)于序列通道轉(zhuǎn)換，采樣順序完全由用戶定義。MSP430F149單片機(jī)管腳如圖22所示：圖22 MSP430F149單片機(jī)管腳 單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20美國(guó)DALLS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它是一種智能溫度傳感器，可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。讀出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，而無需額外的電源。 DS18B20的技術(shù)性能：l 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 l 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。l 在使用中不需要任何外圍元件。 l 不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6。 l 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, , G1/2任選。l 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電。l 軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制。 l 供熱/制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測(cè)溫和控制。表21 DS18B20產(chǎn)品型號(hào)與規(guī)格型號(hào)測(cè)溫范圍安裝螺紋電纜長(zhǎng)度適用管道TS18B2055~125無 mTS18B20A55~125M10X1DN1525TS18B20B55~1251/2G接線盒DN4060 溫度傳感器DS18B20特點(diǎn)l 單線接口，僅需一根口線與CPU連接可以實(shí)現(xiàn)雙向通信l 無需外圍元件l 由總線提供電源，l 調(diào)溫范圍為55℃~125℃，℃l 通過編程可以實(shí)現(xiàn)九位數(shù)字溫度讀數(shù)l 負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒壞，但不能正常工作 DS18B20使用中注意事項(xiàng)DS18B20雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此 ，在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測(cè)溫結(jié)果。 在DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。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)部框圖如23所示[5]。高速緩存器存儲(chǔ)器包含一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性