【正文】 ，研究溫濕度的測量具有非常重要的意義。過去測量溫度與濕度是分開的。溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器、智能集成溫度傳感器。溫度傳感器也是經(jīng)歷了這樣一個(gè)階段逐漸走向數(shù)字智能化。SHT11溫濕度傳感器應(yīng)用于專利的工業(yè)COMS過程微加工技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。采用SHT11數(shù)字溫濕度傳感器與單片機(jī)MSP430相連比較容易，而且電路比較簡單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡單。 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)和工作任務(wù) 由于本設(shè)計(jì)主要的方向是設(shè)計(jì)室內(nèi)的嬰兒室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)具體要求設(shè)計(jì)本產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)為：（1）、測溫范圍：+10—＋80℃；濕度測量范圍為20—90%Rh，測二氧化碳濃度范圍350—2000PPM（人體正常生存環(huán)境的二氧化碳濃度是400—1000PPM）（2）、溫度測量精度：177。10PPM （4）、設(shè)置上下限溫濕度和二氧化碳濃度的值，（5）、當(dāng)濕度低于20度時(shí)，單片機(jī)控制加熱裝置，高于27度時(shí)停止加熱；（6）、當(dāng)溫度高于30度時(shí)，單片機(jī)控制自動(dòng)控制制冷設(shè)備，當(dāng)制冷到25度時(shí)停止制冷。測試到了正常值得時(shí)候停止接通設(shè)備。系統(tǒng)開始工作后，根據(jù)初始條件讀取濕度值和溫度值以及二氧化碳?xì)怏w含量值，測量數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，將其與設(shè)定的溫濕及氣體含量限度值比較，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的溫濕度超限，則自動(dòng)通過單片機(jī)來控制繼電器進(jìn)而動(dòng)作，未超限時(shí)，系統(tǒng)顯示正常的濕溫度度值。方案二：采用嵌入式超低功耗單片機(jī)MSP430系列單片機(jī)來控制，溫濕度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器于一體的SHT11芯片構(gòu)成溫濕度以及二氧化碳?xì)怏w濃度傳感器TGS4160的測量和控制系統(tǒng)。由于傳統(tǒng)的模擬式溫濕度傳感器一般不僅要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，還要進(jìn)行復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過程，其測量精度難以保證，并且使用分立的溫度傳感器和濕度傳感器測量電路比較麻煩。該傳感器將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)融合，為開發(fā)高集成度、高精度、高可靠性的溫濕度測控系統(tǒng)提供了解決方案。本設(shè)計(jì)核心部件為超低功耗嵌入式單片機(jī)MSP430，信號(hào)采集及處理部分由SHT11構(gòu)成以及二氧化碳傳感器MG811，進(jìn)入單片機(jī)經(jīng)處理后通過LCD12864顯示溫濕度，信號(hào)顯示采用的液晶屏點(diǎn)陣顯示，其他組成部分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘發(fā)生電路，產(chǎn)生與現(xiàn)在相同的時(shí)間和具體日期，通過LCD12864液晶模塊顯示。開機(jī)后，所有器件初始化，DS1302產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)間和日期，溫濕度傳感器SHT11開始進(jìn)行溫濕度測量和計(jì)算，最后通過LCD液晶顯示器顯示結(jié)果。電路主要包括了MSP430控制模塊、SHT11溫濕度測量模塊、二氧化碳檢測模塊TGS4160、DS1302時(shí)間模塊、LCD顯示模塊、超限繼電器處理模塊?？傮w框圖如下單片機(jī)MSP430CO2濃度傳感器AM4檢測模塊A/D轉(zhuǎn)化器顯示模塊報(bào)警電路繼電器超限處理鍵盤溫濕度傳感器圖11 總體框圖第2章 工具簡介系統(tǒng)單片機(jī)代碼采用C語言編寫，并用IAR軟件檢查程序有無錯(cuò)誤，把生成的需下載的文件，下載到實(shí)體的器件中去使單片機(jī)進(jìn)行工作。和匯編語言一樣，它能夠?qū)ξ?，字?jié)和地址進(jìn)行操作；數(shù)據(jù)類型很豐富，能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，同時(shí)還加入了指針的概念，使得效率更高，同時(shí)支持圖形編輯，以及多種顯示器等；它所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)式語言，這種方式會(huì)讓程序有層次，一目了然，同時(shí)語法顯示不嚴(yán)格，C的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)自由度高，它提供給用戶的方式是一函數(shù)的形式，它們可以方便調(diào)用，使得程序完全結(jié)構(gòu)化；地址的訪問上，能夠訪問物理地址，對(duì)硬件進(jìn)行直接操作；適用范圍廣，能夠適用于多種操作，例如：DOS、UNIX等，同時(shí)適用于多種機(jī)型。 IAR軟件IAR Embedded Workbench for ARM 是 IAR Systems 公司為 ARM 微處理器開發(fā)的一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（下面簡稱 IAR EWARM）。故在這里介紹給打算學(xué)習(xí)使用或正在使用 ARM芯片的朋友們共同探討。IAR EWARM 中包含一個(gè)全軟件的模擬程序（simulator）。從中可以了解和評(píng)估 IAREWARM 的功能和使用方法。該教程采用了兩個(gè) C 語言程序， 和 。IAR EWARM的主要特點(diǎn)如下：（1)、 高度優(yōu)化的 IAR ARM C/C++ Compiler（2）、IAR ARM Assembler（3）、一個(gè)通用的 IAR XLINK Linker（4）、IAR XAR 和 XLIB 建庫程序和 IAR DLIB C/C++運(yùn)行庫（5）、功能強(qiáng)大的編輯器（6）、項(xiàng)目管理器（7）、命令行實(shí)用程序（8）、IAR CSPY 調(diào)試器（先進(jìn)的高級(jí)語言調(diào)試器）MSP430使用的開發(fā)工具主要是嵌入式單片機(jī)常用的IAR軟件，其使用方法如下：（1）、生成一個(gè)新項(xiàng)目EWARM 是按項(xiàng)目進(jìn)行管理的，它提供了應(yīng)用程序和庫程序的項(xiàng)目模板。允許為每個(gè)項(xiàng)目定義一個(gè)或多個(gè)編譯連接（build）配置。一個(gè)工作區(qū)中允許存放一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目。例如在本指南中我們生成一個(gè) C:\Program files\IAR System\My project 目錄。生成新的工作區(qū)選擇主菜單 File New Workspace 生成新工作區(qū)。這時(shí)在屏幕左邊的 Workspace 窗口中將顯示新建的項(xiàng)目名，最后保存工作區(qū)。在這里選擇project1，在選擇主菜單 Project Add Files 打開標(biāo)準(zhǔn)瀏覽窗口，選擇安裝目錄 ARM\tutor下的上述 2 個(gè)文件，點(diǎn)擊打開按鈕，把它們添加到 Project1 目錄下。也可以先選擇 project1 – Debug，然后選擇鼠標(biāo)右鍵命令中的 Options。（2）、編譯和連接應(yīng)用程序這一步編譯和連接（build）項(xiàng)目程序。①、編譯源文件選中 workspace 中 文件，選擇主菜單 Project Compile，或工具條中的 Compile 按鈕，或按右鍵后選擇 Compile命令，編譯結(jié)束會(huì)出現(xiàn)個(gè)窗口。文件體——顯示為每條源語句生成的匯編代碼和二進(jìn)制代碼，以及變量如何被分配到不同的段。選擇主菜單 Tools Options 彈出 IDE Options 對(duì)話窗口，選擇 Editor 頁面。此選件將自動(dòng)打開編輯窗口中的文件，目前是 文件。選中 Workspace 窗口中的 ，按鼠標(biāo)右鍵選擇彈出框中的 Options…。打開 Optimization 頁面，把優(yōu)化級(jí)別從 None 改定為 High。重新編譯 ，請注意這時(shí)編輯窗口中的 文件已經(jīng)自動(dòng)被刷新。對(duì)本例而言，Optimization 應(yīng)選擇 None。這時(shí)應(yīng)選中 ，按鼠標(biāo)右鍵選擇彈出框中的 Options…。然后重新編譯 。Build 消息窗口中將顯示連接處理的消息。 MAP從文件中我們可以了解以下內(nèi)容：文件頭中顯示連接器版本，輸出文件名以及連接命令使用的選件。RUNTIME MODEL 段顯示使用的運(yùn)行時(shí)模塊的屬性。每個(gè)文件中，作為應(yīng)用程序一部分加載的有關(guān)模塊的信息，包括各段和每個(gè)段中聲明的全局符號(hào)都列出來。END OF CROSS REFERENCE 段落顯示總的代碼和數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。（3）、用CSPY調(diào)試應(yīng)用程序使用 CSPY 的模擬器（Simulator）來展現(xiàn) IAR CSPY 調(diào)試器的基本特點(diǎn)。用戶利用調(diào)試器可以查看變量、設(shè)置斷點(diǎn)、觀察反匯編代碼、監(jiān)視寄存器和存儲(chǔ)器、在 Terminal I/O 窗口打印輸出。具有統(tǒng)一的中斷管理，具有豐富的片上外圍模塊，片內(nèi)有精密硬件乘法器、兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)14路的12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)看門狗、6路P口、兩路USART通信端口、一個(gè)比較器、一個(gè)DCO內(nèi)部振蕩器和兩個(gè)外部時(shí)鐘，支持8M ,則可以在線對(duì)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試和下載，且JTAG口直接和FET(FLASH EMULATION TOOL)的相連,不須另外的仿真工具,方便實(shí)用，而 圖31 MSP430F149的引腳圖且,可以在超低功耗模式下工作,對(duì)環(huán)境和人體的輻射小，測量結(jié)果為100mw左右的功耗(電流為14mA左右)，可靠性能好，加強(qiáng)電干擾運(yùn)行不受影響，適應(yīng)工業(yè)級(jí)的運(yùn)行環(huán)境，適合與做手柄之類的自動(dòng)控制的設(shè)備。 MSP430F149的工作方式 通過對(duì)不同模塊操作模式和CPU狀態(tài)的智能化管理，MSP430芯片的工作方式可以適應(yīng)多種超低電壓和超低功耗的需求，即便在中斷處理期間也一樣，一個(gè)中斷事件可以把系統(tǒng)從各種低功耗方式喚醒并且通過RETI指令返回到中斷以前的工作狀態(tài)。ACLK就是晶振的頻率信號(hào)，MCLK和SMCLK是ACLK的倍頻信號(hào)，作為系統(tǒng)和子系統(tǒng)時(shí)鐘。低功耗方式0（LPM0）；CPU停止工作，外圍模塊繼續(xù)工作，ACLK和SMCLK有效，MCLK的環(huán)路控制有效。低功耗方式2（LPM2）；CPU停止工作，外圍模塊繼續(xù)工作，ACLK有效， SMCLK和MCLK的環(huán)路控制有效。整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)提供豐富的軟硬件組合形式，以達(dá)到最低的功耗并發(fā)揮最優(yōu)的系統(tǒng)性能，具體有：使用內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器（DCO）無需外接人和元件；選擇外接晶體或陶瓷諧振器，可以獲得最低頻率和功耗采用外部時(shí)鐘信號(hào)。他們是：SCGSCG0、OscOff和CPUOff當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器基本功能確定后，SCGSCG0、OscOff和CPUOff是最重要的低功耗控制位，在中斷響應(yīng)前。CPUOff: CPUOff位如果置1，CPU停止工作。 P口介紹MSP430f149常用的端口有PPPPPP6，它們都可以直接用于輸入/輸出。端口P1~P6的每一位都可以獨(dú)立用于輸入/輸出，即具有位尋址功能。由于MSP430的端口只有數(shù)據(jù)口，沒有狀態(tài)口或控制口，在實(shí)際應(yīng)用中，如在查詢式輸入/輸出傳送時(shí)，可以用端口的某一位或者幾位來傳送狀態(tài)信息，通過查詢對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)來確定外設(shè)是否處于“準(zhǔn)備好”狀態(tài)。(2)P3,P4P5P6端口：I/O,其他片內(nèi)外設(shè)功能如SPI、UART模式，A/D轉(zhuǎn)換等。其中P1,P2具有7個(gè)寄存器，P3~P6具有4個(gè)寄存器。任意組合輸入，輸出和中斷?？梢允褂盟灾噶顚?duì)寄存器操作。端口P1,P2的功能可以通過它們的7個(gè)控制寄存器來實(shí)現(xiàn)。（1）PxDIR：輸入/輸出方向寄存器。8位再PUC后都被復(fù)位。作為輸入時(shí)只能讀，作為輸出時(shí)，可讀可寫。1：輸出模式。用戶不能對(duì)它進(jìn)行寫入，只能通過讀取其寄存器的內(nèi)容來知道I/O口的輸入信號(hào)。如再鍵盤鍵盤掃描程序中經(jīng)常要讀取行線或者列線的端口寄存器值來判斷案件情況。該寄存器為I/O端口的輸出緩沖寄存器，再讀取時(shí)輸出緩存的內(nèi)容與引腳方向定義無關(guān)。（4）PXIFG：中斷標(biāo)志寄存器。0：無中斷請求， 1：有中斷請求。應(yīng)該注意的是：~，為多源中斷。另外，以保證中斷請求被接受，且使相應(yīng)中斷標(biāo)志位置位。如果允許PX口的某個(gè)引腳中斷，還需定義該引腳的中斷觸發(fā)方式。如： 07H, amp。p1低3位下降沿觸發(fā)中斷。PX口的每一個(gè)引腳都有一位用以控制該引腳是否允許中斷。 0E0H, amp。P2高3位允許中斷。P1,P2兩端口還具有其他片內(nèi)外設(shè)功能，將這些功能與芯片外的聯(lián)系通過復(fù)用P1,P2引腳的方式來實(shí)現(xiàn)。0：選擇引腳為I/O端口，1：選擇引腳為外圍模塊功能。 //。除掉端口P1,P2與中斷相關(guān)的3個(gè)寄存器，端口P3,P4,P5,P6的4個(gè)寄存器(用法同P1，P2)分別為PXDIR，PXIN，PXOUT，PXSEL可供用戶使用P口實(shí)驗(yàn)利用P口的中斷功能實(shí)驗(yàn)： MAIN MOV SFE(CSTACK),SP /*初始化堆棧指針*/ MOV (WDTHOLD+WDTPW),amp。P1DIR /*定義P1口為輸入方向*/ 000H,amp。P1IE /**/ 000H,amp。P1DIR /**/ 001H,amp。P1IE /*返回中斷前的PC及其他狀態(tài)*/ 000H,amp。（1）、“include” 不能大寫。WDTCTL/*停止看門狗定時(shí)器*/COMMON INTVEC /*表示中斷向量定義*/ /*下面的偽指令都不頂格*/ ORG XXX 1 / *XXX1 表示中斷向量表中的具體的中斷向量 1*/ DWYYY1 /*YYY 是中斷程序入口標(biāo)號(hào),表示中斷程序首地址*/ ORG XXX2 /* XXX2 表示中斷向量表中的具體的中斷向量 2/ DWYYY2 /*YYY2 是中斷程序入口標(biāo)號(hào),表示中斷程序首地址*/ ORG RESET_VECTOR /*復(fù)位向量,每個(gè)程序必須的,放在段開始前的偽指令中*/ DWRESET /*程序開始的地址標(biāo)號(hào)*/ END /*程序結(jié)束*/（3）、幾個(gè)規(guī)定:所有的標(biāo)號(hào)都要頂格寫,所有的變量都要頂格寫,所有的偽指令和指令都不能頂格寫,CALL 調(diào)用子程序是在標(biāo)號(hào)前用“”，而其他的轉(zhuǎn)移指令中的標(biāo)號(hào)前不用“”，對(duì)外設(shè)的寄存器，當(dāng)程序開始時(shí)，許多是復(fù)位為零的，如果要置位為 1，可以直接將每一位的名稱作立即數(shù)寫例如指令：MOV (WDTHOLD+WDTPW),amp。（4）、關(guān)于幾類定義的區(qū)別：EQU、=、SET、VAR、ASSIGN 都是給標(biāo)號(hào)變量定義地址值的偽指令，都可以出現(xiàn)在程序中的任何位置，但用法不一樣，= 、EQU 是定義一個(gè)永久地址標(biāo)號(hào)變量，一旦定義，在程序中的這個(gè)標(biāo)號(hào)將固定在定義的地址上，不能改動(dòng)。另外，DB 、DW 是定義變量在數(shù)據(jù)段當(dāng)前的偏移位置，是作為數(shù)據(jù)定義的，不是作為地址定義的，例如：AA DB 2H /*此時(shí)在數(shù)據(jù)段的當(dāng)前位置寫入了 2H 到存儲(chǔ)器，以后用 AA 時(shí)就是用數(shù)據(jù)2H，注：AA 頂格寫*/可以在以后的程序中看到這些區(qū)別。 MSP430中斷介紹和存儲(chǔ)器斷介紹中斷在 MSP430 中得以廣泛的應(yīng)用，它可以快速進(jìn)入中斷程序，之后返回中斷前的狀態(tài)，其時(shí)序?yàn)椋篜C 執(zhí)行程序→中斷允許置位→SR 中的 GIE 置位→EINT（中斷開）→中斷到，中斷標(biāo)志