【正文】 以數(shù)字量的形式送入存儲器中儲存?；谝陨系谋容^和MSP430單片機的優(yōu)點，我選擇MSP430單片機作為本課題的控制處理器。 MSP430 單片機目前主要以FLASH型為主。這種方式只需要一臺PC機和一個JTAG調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。 方便高效的開發(fā)環(huán)境：目前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。其中，看門狗可以使程序失控時迅速復(fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時器，可設(shè)計出A/D轉(zhuǎn)換器；16 位定時器（Timer A和Timer B ）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、PWM 等；有的器件更具有可實現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實現(xiàn)多機通信等應(yīng)用；具有較多的 I/O 端口，最多達(dá)6*8條I/O口線；P0、PP2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；12/14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)動液晶多達(dá)160段；實現(xiàn)兩路的12位D/A轉(zhuǎn)換；硬件IIC串行總線接口實現(xiàn)存儲器串行擴展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用直接數(shù)據(jù)傳輸（DMA）模塊。 豐富的片上外圍模塊：MSP430系列單片機的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。然后軟件可設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫鞯目刂莆粊泶_定最后的系統(tǒng)時鐘頻率。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時，用中斷請求將它喚醒只用 6us。16位的數(shù)據(jù)寬度、125ns 的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實現(xiàn)乘加）相配合，能實現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如FFT等）。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。在等待方式下，在節(jié)電方式下。由于系統(tǒng)運行時打開的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生CPU和各功能所需的時鐘。在MSP430系列中有兩個不同的系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)和鎖頻環(huán)（FLL和FLL+）時鐘系統(tǒng)或DCO數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)。因而可使其在1MHz的時鐘條件下運行時，芯片的電流會在200~400uA左右，時鐘關(guān)斷模式的最低功耗只有 。 MSP430單片機的特點 超低功耗：MSP430 單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓及靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。但是如何實現(xiàn)在線編程還是一個很大的問題。最后，就是在開發(fā)工具上面。而MSP430 系列其基本架構(gòu)是16位的，同時在其內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線經(jīng)過轉(zhuǎn)換還存在8位的總線，在加上本身就是混合型的結(jié)構(gòu)，因而對它這樣的開放型的架構(gòu)來說，無論擴展8位的功能模塊，還是16位的功能模塊，即使擴展模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換或數(shù) / 模轉(zhuǎn)換這類的功能模塊也是很方便的。正因為如此， MSP430 更適合應(yīng)用于使用電池供電的儀器、儀表類產(chǎn)品中。正常情況下消耗的電流為24mA，在待機狀態(tài)下，其耗電電流仍為3mA；即使在掉電方式下，電源電壓可以下降到2V，但是為了保存內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)，還需要提供約50uA的電流。這些內(nèi)核指令均為單周期指令，功能強，運行的速度快。其指令是采用的被稱為“ CISC ”的復(fù)雜指令集，總共具有111條指令。 MSP430 系列與89C51系列的比較我們對89C51系列的單片機是很熟悉的，為了加深對MSP430系列單片機的認(rèn)識，不妨將兩者進(jìn)行一下比較。MSP430系列單片機是美國德州儀器(TI)1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號處理器(Mixed Signal Processor)。ATMEL公司的90系列單片機是增強 RISC內(nèi)載 Flash 的單片機，通常簡稱為 AVR 單片機，90 系列單片機是基于新的精簡指令RISC 結(jié)構(gòu)的。32位單片機的683XX系列也有幾十個品種。68HC05有30多個系列，200多個品種，產(chǎn)量已超過20 億片。MOTOROLA 是世界上最大的單片機廠商，品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多是其特點。客觀事實表明，80C51已成為8位單片機的主流，成了事實上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。在保持與80C51單片機兼容的基礎(chǔ)上，這些公司融入了自身的優(yōu)勢，擴展了針對滿足不同測控對象要求的外圍電路，如滿足模擬量輸入的A/D、滿足伺服驅(qū)動的PWM、滿足高速輸入/輸出控制的HSL/HSO、滿足串行擴展總線I2C、保證程序可靠運行的WDT、引入使用方便且價廉的Flash ROM等，開發(fā)出上百種功能各異的新品種。 檢 測電 路控 制電 路A/D單片機調(diào)理電路溫度傳感器D/A人體檢測傳感器無線收/發(fā)模塊顯 示鍵 盤日歷時鐘電路A/D調(diào)理電路A/D220V輸入220V輸出系統(tǒng)輔助電源報警和保護(hù)電路圖1 智能用電管理器的電路模塊圖 單片機的選擇 主流單片機介紹最早由Intel公司推出的8051/31 類單片機也是世界上用量最大的幾種單片機之一。在這一系統(tǒng)中，檢測電路由電壓檢測電路與電流檢測電路組成，主要是檢測供電線路的電壓與電流的輸出情況，并通過A/D送給單片機處理，再由D/A送給控制電路控制；溫度檢測電路由溫度傳感器與信號調(diào)理電路組成，將采集的信號通過A/D送給單片機處理，同時鍵盤可以設(shè)定溫度；人體檢測電路、無線收發(fā)模塊都是將采集的信號通過A/D送給單片機處理；日歷時鐘電路可以產(chǎn)生時間通過顯示器顯示，并能由鍵盤來設(shè)定；報警與保護(hù)電路可以保證用電時的電壓、電流的穩(wěn)定，在出現(xiàn)故障時起保護(hù)作用，同時發(fā)出報警信號，提示用戶排除故障；控制電路的信號來自于單片機，用來控制輸出穩(wěn)定的電壓、電流及其他相應(yīng)的控制；輔助電源為系統(tǒng)元器件提供電源；單片機主要是接收信號、處理信號和輸出信號。2 方案設(shè)計 整體方案如圖1為此次設(shè)計所采用的智能用電管理器的電路模塊圖。用電智能管理器是電量的自動計量及管理發(fā)展的趨勢，它將促進(jìn)電力系統(tǒng)的潛能得到最大限度的發(fā)揮。我國普遍存在用電管理落后、電力資源嚴(yán)重浪費的問題，安全隱患日益突出等問題。但是現(xiàn)在的用電設(shè)備上的控制器不能夠時時監(jiān)控用電設(shè)備運行情況，不能根據(jù)用電設(shè)備周圍環(huán)境中有無人員來控制設(shè)備是否運行，不能夠反映出用電情況，起不到節(jié)能、環(huán)保的作用。用電控制器幫助人們解決了許多繁瑣的問題。伴隨著人們生活條件的不斷改善，越來越多的電器，如電腦、電視機、熱水器、飲水機等正逐步走進(jìn)尋常百姓家。家電在跨過了機電控制、電子控制、程序控制和智能控制的技術(shù)臺階后，必然發(fā)展成為通過網(wǎng)絡(luò)獲取知識、交換信息、協(xié)同工作的新一代智能家電，智能用電管理器是其發(fā)展道路中必不可少的。今后的用電管理器會越來越智能化、人性化，會為用戶提供更多的信息，比如可以提供用電情況，便于用戶的使用；又例如可以根據(jù)用電設(shè)備周圍環(huán)境中有無人員來控制設(shè)備是否運行，這樣可以節(jié)約電量，比如將智能用電管理器用在飲水機上，可以根據(jù)飲水機周圍環(huán)境中有無人員來控制飲水機在設(shè)定時間段內(nèi)是否運行。用電控制系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)的重要組成部分，無疑是其中的重要技術(shù)手段和今后社會的基礎(chǔ)信息結(jié)點。同時現(xiàn)在的電價也十分的高，控制用電、減少用電開支是廣大用戶的需求?，F(xiàn)在電能越來越緊張，社會各界都越來越重視安全用電與節(jié)約用電，環(huán)保節(jié)能已成為家電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支柱。從而產(chǎn)生了用電控制器，用電控制器幫助人們解決了許多繁瑣的問題。關(guān)鍵詞 用電管理器 MSP430單片機 低功耗 檢測與控制I 2012屆畢業(yè)設(shè)計（論文）目 錄1 前言 １2 方案設(shè)計 １ 整體方案 １ 單片機的選擇 ２ 檢測電路和控制電路的方案設(shè)計 ５ 溫度檢測電路的方案設(shè)計 ５ 人體檢測電路的方案設(shè)計 ６ 無線收發(fā)模塊的方案設(shè)計 ７ 其他電路的方案設(shè)計 ８3 單元電路設(shè)計 ８ MSP430單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 ８ 檢測電路、控制電路和輔助電源的設(shè)計 １１ 溫度檢測電路的設(shè)計 １５ 人體檢測電路的設(shè)計 １９ 無線收發(fā)模塊的設(shè)計 ２２ 日歷時鐘電路的設(shè)計 ２４ 報警電路的設(shè)計 ２６ 顯示模塊的設(shè)計 ２７ 鍵盤電路的設(shè)計 ２７4 軟件設(shè)計 ２９ 軟件設(shè)計流程圖 ２９ 程序清單 ３３5 結(jié)論 ６８參考文獻(xiàn) ６９致謝 ６９III 2012屆畢業(yè)設(shè)計（論文）1 前言隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們生活條件的不斷改善，越來越多的電器，如電腦、電視機、熱水器、飲水機等正逐步走進(jìn)尋常百姓家。此用電管理器采用低功耗元器件，具有節(jié)能環(huán)保、成本低的優(yōu)點。此智能用電管理器可以顯示時間，可以設(shè)定用電設(shè)備的運行時間，能控制運行狀況；能設(shè)定用電設(shè)備運行溫度，并能實時監(jiān)測；可以檢測用電設(shè)備運行時的電壓、電流、功率，能檢測在用電設(shè)備運行時出現(xiàn)的過壓、過流等故障，有保護(hù)功能，并能報警；可以檢測用電設(shè)備周圍環(huán)境中有無人員，并能控制設(shè)備是否運行；可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)，對用電設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 畢業(yè)設(shè)計報告（論文）題 目： 智能用電管理器設(shè)計 所 屬 系： 自動化技術(shù)系 班 級： 電子0921班 2012屆畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要 本文主要介紹一款智能用電管理器。該管理器具有日歷時鐘功能、溫度檢測功能、電壓電流及功率檢測、人體檢測、無線收發(fā)、聲光報警等功能。此智能用電管理器是以MSP430單片機為核心，采用集成溫度傳感器和鉑電阻兩種方案來實現(xiàn)測溫功能，采用熱釋電紅外傳感器和超聲波傳感器兩種方案來實現(xiàn)人體檢測功能，采用nRF401芯片完成無線收發(fā)功能，采用DS1302芯片來實現(xiàn)日歷時鐘功能等。具有測量精度高、可靠性高、低成本、模塊化、可擴展等特點，在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中具有很高的應(yīng)用價值。市場上各種各樣的電器產(chǎn)品越來越多，家電的種類繁多在帶給人們方便的同時也帶來了安全隱患。但是現(xiàn)在的家電控制器功能單一，一般家電控制器只具有定時、定溫等特定功能，并且具有功能簡單、執(zhí)行效率低、安全系數(shù)低、容易損壞等缺點。但是現(xiàn)在的用電設(shè)備上的控制器不能夠時時監(jiān)控用電設(shè)備運行情況，不能根據(jù)用電設(shè)備周圍環(huán)境中有無人員來控制設(shè)備是否運行，不能夠反映出用電情況，起不到節(jié)能、環(huán)保的作用，而且現(xiàn)在的用電控制器不能為用戶提供用電情況。 隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的展開，智能用電作為智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)也越來越多的得到重視，智能家電是智能用電的重要組成部分，已被列入研究計劃。開發(fā)智能用電相關(guān)產(chǎn)品不僅能夠滿足人們生活的需要，對整個社會信息化進(jìn)程的推動作用也不可忽略。以后的用電管理器可能會結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制?？偨Y(jié)起來，主要發(fā)展趨勢為智能用電管理器向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、低功耗節(jié)能型方向發(fā)展。家電的種類繁多在帶給人們方便的同時也帶來了安全隱患，家電控制器隨之產(chǎn)生。現(xiàn)在電能越來越緊張，社會各界都越來越重視安全用電與節(jié)約用電，家電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也越來越重視環(huán)保節(jié)能。同時現(xiàn)在的電價也十分的高，控制用電、減少用電開支是廣大用戶的需求。智能用電管理器可以幫助解決用電浪費、用電安全等問題。用電管理器可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，解決用電設(shè)備的遠(yuǎn)程用電控制。從圖中可看出，該電路的主要組成包括檢測電路（電壓檢測、電流檢測）、控制電路、溫度檢測電路、人體檢測電路、無線收發(fā)模塊、單片機系統(tǒng)、日歷時鐘電路、A/D及D/A轉(zhuǎn)換電路、鍵盤電路、顯示電路、報警與保護(hù)電路及輔助電源等。電路的組成要考慮簡單實用；元器件選擇要考慮功耗問題，如單片機就需選擇低功耗的。由于Intel公司在嵌入式應(yīng)用方面將重點放在1838奔騰等與PC 類兼容的高檔芯片的開發(fā)上，隨后Intel公司將80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出讓給世界許多著名IC制造廠商，如 Philips 、NEC、ATMEL、AMD、Dallas、siemens、FUJUTSU、OKI、華邦、LG等。這樣80C51單片機就變成了眾多芯片制造廠商支持的大家族，統(tǒng)稱為80C51系列單片機。在8 位單片機方面有68HC05和升級產(chǎn)品68HC08。16位單片機68HC16也有十多個品種。MOTOROLA單片機特點之一是在同樣速度下所用的時鐘頻率較Intel 類單片機低得多，因而使得高頻噪聲低、抗干擾能力強，更適合用于工業(yè)控制領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。這種結(jié)構(gòu)是在90 年代開發(fā)出來的綜合了半導(dǎo)體集成技術(shù)和軟件性能的新結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得在8 位微處理器市場上AVR 單片機具有最高 MIPS mw能力。稱之為混合信號處理器，主要是由于其針對實際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片”解決方案。首先，89C51單片機是8位單片機。而MSP430單片機是 16 位的單片機，采用了精簡指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，只有簡潔的27條指令，大量的指令則是模擬指令，眾多的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算。其次，89C51單片機本身的電源電壓是5 V，有兩種低功耗方式：待機方式和掉電方式。而MSP430系列單片機在低功耗方面的優(yōu)越之處，則是89C51系列不可比擬的。再者，89C51系列單片機由于其內(nèi)部總線是 8 位的，其內(nèi)部功能模塊基本上都是8位的雖然經(jīng)過各種努力其內(nèi)部功能模塊有了顯著增加，但是受其結(jié)構(gòu)本身的限制很大，尤其模擬功能部件的增加更顯困難。這也就是為什么MSP430系列產(chǎn)品和其中功能部件迅速增加的原因。對于89C51來說，由于它是最早進(jìn)入中國的單片機，人們對它在熟悉不過了，再加上我國各方人士的努力，創(chuàng)造了不少適合我們使用的開發(fā)工具。對于MSP430系列而言，由于引進(jìn)了Flash型程序存儲器和JTAG技術(shù)，不僅使開發(fā)工具變得簡便，而且價格也相對低廉，并且還可以實現(xiàn)在線編程。首先，~。其次，獨特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計。有