MSP430單片機(jī)溫度單片機(jī)課程設(shè)計(共30頁)

1、.山東理工大學(xué)計算機(jī)學(xué)院課程設(shè)計單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)教師李業(yè)德韓慧班級計科1104姓學(xué)名號二 一四年 十一月日;.課程設(shè)計任務(wù)書及成績評定課題名稱 溫度測試系統(tǒng)設(shè)計 I 、題目的目的和要求：利用溫度傳感器和MSP430單片機(jī)設(shè)計一個溫度測試系 統(tǒng)，將測試結(jié)果 (十進(jìn)制)在LED 上顯示出來，并定義一個保持按鍵，當(dāng)按下該鍵時，將當(dāng)前測試值保持不變(按鍵不動作時為正常測量顯示 )。溫度顯示格式為： XXX 。II 、設(shè)計進(jìn)度及完成情況日期內(nèi)容11.10選取題目，進(jìn)行資料搜集和系統(tǒng)分析工作11.14進(jìn)行單獨程序設(shè)計以及完成單獨接口電路11.16將全部程序綜合并進(jìn)行整體程序調(diào)試和連接整體接口電路11.1

2、8書寫課程設(shè)計報告并寫下相關(guān)問題總結(jié)11.20進(jìn)行課程設(shè)計答辯，并打印上交III 、主要參考文獻(xiàn)及資料MSP430系列16位低功耗單片機(jī)原理及應(yīng)用DS18B20溫度傳感器的使用智能儀器原理及應(yīng)用學(xué)科部主任李業(yè)德、成績評定：設(shè)計成績：（教師填寫）指導(dǎo)老師：（簽字）二年月日.目錄I、題目的目的和要求：2II 、設(shè)計進(jìn)度及完成情況2III 、主要參考文獻(xiàn)及資料3、成績評定：3目錄4本次課程設(shè)計的目的和意義5設(shè)計題目6系統(tǒng)的主要功能、作用以及主要技術(shù)性能指標(biāo)7總體設(shè)計方案、工作和組成原理8系統(tǒng)設(shè)計11設(shè)計總結(jié)26作品的使用或操作說明27設(shè)計圖紙或圖表28本次課程設(shè)計的目的和意義課程設(shè)計是讓我熟練掌握了

3、課本上的一些理論知識，課程設(shè)計也是一個學(xué)習(xí)新知識、鞏固加深所學(xué)課本理論知識的過程，它培養(yǎng)了我們綜合運用知識的能力，獨立思考和解決問題的能力。加深我們對單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的理解設(shè)計題目溫度測試系統(tǒng)設(shè)計：利用溫度傳感器 DS18B20和 MSP430 單片機(jī)設(shè)計一個溫度測試系統(tǒng)， 將測試結(jié)果 (十進(jìn)制) 在 LED 上顯示出來，并定義一個保持按鍵，當(dāng)按下該鍵時，將當(dāng)前測試值保持不變 (按鍵不動作時為正常測量顯示 )。溫度顯示格式為： XXX 。系統(tǒng)的主要功能、作用以及主要技術(shù)性能指標(biāo)系統(tǒng)的主要功能是單片機(jī)實時從溫度傳感器讀取溫度數(shù)據(jù)信息，并在數(shù)碼管顯示， 同時掃描是否有保持按鍵按下，如果按下則不

4、再繼續(xù)從溫度傳感器讀取溫度數(shù)據(jù)信息，保持溫度值不變。作用是可以實時讀取環(huán)境中的溫度信息，供用戶查看，同時當(dāng)用戶需要觀察某溫度時， 可以按下按鍵保持溫度不變。主要技術(shù)指標(biāo)：1. 基本范圍0-99 2. 精度誤差小于0.5 3. LED 數(shù)碼直讀顯示4. 掃描按鍵保持?jǐn)?shù)值.總體設(shè)計方案、工作和組成原理數(shù)字溫度計設(shè)計方案論證方案一由于本設(shè)計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。方案二進(jìn)而考慮到用溫度傳感器

5、，在單片機(jī)電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到， 所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計要求。從以上兩種方案，很容易看出， 采用方案二， 電路比較簡單， 軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。主控制器單片機(jī)采用 MSP430單片機(jī)，處理能力強，功耗低，實現(xiàn)該功能僅需一個按鍵，管顯示，以及 DS18B20溫度傳感器。8 位數(shù)碼顯示電路：顯示電路采用8 位共陰 LED 數(shù)碼管，從P4 口輸出段碼。圖一總體設(shè)計框圖溫度傳感器：DS18B20 溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳

6、統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20 的性能特點如下：獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信；多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；無須外部器件；可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5 ；零待機(jī)功耗；溫度以 9 或 12 位數(shù)字；用戶可定義報警設(shè)置；報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2 所示。 64 位 ROM的結(jié)構(gòu)開始8 位是產(chǎn)品類型的編號，接著

7、是每個器件的惟一的序號，共有48 位，最后8 位是前面56 位的 CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器和，可通過軟件寫入戶報警上下限。DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8 字節(jié)的存儲器， 結(jié)構(gòu)如圖3 所示。頭 2 個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié)和的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第5 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。 DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。 低 5

8、位一直為1，是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶要去改動，R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。溫度傳感器連接如下圖所示，DQ引腳與單片機(jī)的P5.3 相連：系統(tǒng)設(shè)計接口電路設(shè)計，程序設(shè)計（程序框圖和程序清單及注釋）其他有關(guān)的理論分析和計算接口電路設(shè)計：主控制器 MSP430溫度傳感器保持按鍵數(shù)碼管電路程序框圖：總體設(shè)計流程圖讀取溫度傳感器數(shù)據(jù)流程圖數(shù)碼管溫度顯示程序設(shè)計：/*定義引腳 *#define LED8PORTP2OUT/P2接 8 個 LED 燈#define LED8SELP2SEL/P2接 8 個

9、LED 燈#define LED8DIRP2DIR/P2接 8 個 LED 燈#define DATAPORTP4OUT/ 數(shù)據(jù)口所在端口P4#define DATASELP4SEL/ 數(shù)據(jù)口功能寄存器，控制功能模式#define DATADIRP4DIR/ 數(shù)據(jù)口方向寄存器#define CTRPORTP6OUT/ 控制線所在的端口P6 #define CTRSELP6SEL/ 控制口功能寄存器，控制功能模式#define CTRDIRP6DIR/ 控制口方向寄存器#define DCTR0P6OUT &= BIT4/ 數(shù)碼管段控制位信號置低#define DCTR1P6OUT |=BIT4

10、/ 數(shù)碼管段控制位信號置高#define WCTR0P6OUT &= BIT3/ 數(shù)碼管位控制位信號置低#define WCTR1P6OUT |=BIT3/ 數(shù)碼管位控制位信號置高.#define KEYPORT#define KEYSELP1OUTP1SEL/ 按鍵所在的端口P1控制口功能寄存器，控制功能模式#define KEYDIRP1DIR/控制口方向寄存器#define KEYINP1IN/鍵盤掃 描判斷需要 讀取 IO 口狀 態(tài)值ucharkey=0xFF;uinttemp_value;/鍵值變 量floattruetemp;uinttemp,A1,A2,A3;/ 定義的變量,顯示

11、數(shù)據(jù) 處理/*共陰數(shù)碼管顯示的斷碼表*uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/ *系統(tǒng)時鐘初始化 *void Clock_Init()uchar i;BCSCTL1&=XT2OFF;/ 打開 XT2 振蕩器BCSCTL2|=SELM1+SELS;/MCLK為 8MHZ ， SMCLK 為 8MHZdoIFG1&=OFIFG;/ 清楚振蕩器錯誤標(biāo)志for(i=0;i100;i+)_NOP();while(IFG1&OFIFG)!=0);/ 如果標(biāo)志位1

12、 ，則繼續(xù)循環(huán)等待IFG1&=OFIFG;/*MSP430內(nèi)部看門狗初始化 *void WDT_Init()WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/ 關(guān)閉看門狗/*MSP430IO口初始化 *void Port_Init()LED8SEL= 0x00;/ 設(shè)置 IO 口為普通 I/O模式，此句可省LED8DIR= 0xFF;/ 設(shè)置 IO 口方向 為輸出LED8PORT = 0xFF;/P2口初始 設(shè)置為 FFDATASEL= 0x00;/設(shè)置 IO口為普通 I/O模式，此句可省DATADIR= 0xFF;/設(shè)置 IO口方向 為輸出DATAPORT = 0xFF;/P4口初始 設(shè)置

13、為 FFCTRSEL=0x00;/ 設(shè)置 IO 口為普通 I/O模式，此句可省CTRDIR |=BIT3 + BIT4 +BIT2;/ 設(shè)置 IO 口方向 為輸出, 控制口在 P63,P64 CTRPORT =0xFF;/P6口初始 設(shè)置為 FFKEYSEL = 0x00;/ 設(shè)置 IO 口為普通 I/O模式，此句可省KEYDIR = 0x0F;/ 高四位 輸入模式，低四位輸出模式，外部上拉電阻KEYPORT= 0xF0;/ 初始值 0xF0/*74HC573控制數(shù)碼管動態(tài)掃描鍵值顯示函數(shù)*void Display_Key(uchar num)uchar i,j;j=0x01;/ 此數(shù)據(jù)用來控

14、制位選for(i=0;i8;i+)/8個數(shù)碼管依次顯示DCTR1;/ 控制數(shù)碼管段數(shù)據(jù)的74HC573的 LE 管腳置高WCTR1;/ 控制數(shù)碼管位的74HC573的 LE 管腳置高DATAPORT=j;/ 設(shè)置要顯示的位，也就是哪一個數(shù)碼管亮WCTR0;/ 鎖存位數(shù)據(jù)，下面送上段數(shù)據(jù)以后，就顯示出來了DATAPORT=tablenum;/ 送要顯示的數(shù)據(jù)，這里是鍵值DCTR0;/ 鎖存段數(shù)據(jù)，數(shù)碼管亮一個時間片刻j=j1;/ 移位，準(zhǔn)備進(jìn)行下一位的顯示delay_us(500);/ 顯示一個時間片刻，會影響亮度和閃爍性Close_LED();/ 顯示完8 個數(shù)碼管后關(guān)閉數(shù)碼管顯示，否則可能導(dǎo)

15、致各個數(shù)碼管亮度不一致/*鍵盤掃描子程序，采用逐鍵掃描的方式*uchar Key_Scan(void)uchar key_check; uchar key_checkin;key_checkin=KEYIN;/ 讀取 IO 口狀態(tài)，判斷是否有鍵按下key_checkin&= 0xF0;/ 屏蔽掉低四位的不確定值if(key_checkin!=0xF0)/ /IO口值發(fā)生變化則表示有鍵按下delay_ms(20);/ 鍵盤消抖，延時20MS key_checkin=KEYIN;/ 再次讀取IO 口狀態(tài)if(key_checkin!=0xF0)/ 確定是否真正的有鍵按下key_check=KEYI

16、N;/ 有鍵按下，讀取端口值switch (key_check & 0xF0)/ 判斷是哪個鍵按下case 0xE0:key=1;break; case 0xD0:key=2;break; case 0xB0:key=3;break;elsecase 0x70:key=4;break;key=0xFF;/ 無鍵按下，返回FFreturn key;/*74HC573控制數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示函數(shù)，顯示采集到的溫度*void Display_DS18B20(uint data_b,uint data_s,uint data_g)uchar i,j;j=0x01;/ 此數(shù)據(jù)用來控制位選for(i=0;i

17、3;i+)/ 用后 3 位數(shù)碼管來顯示DCTR1; WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1);DATAPORT=0x00;/ 前 5 位都不顯示，送數(shù)據(jù)00 即可DCTR0;delay_ms(2);DCTR1;/ 開始顯示第6 位, 即十位WCTR1;DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1);/DATAPORT=tableA1;DATAPORT=tabledata_b;DCTR0;delay_ms(1);DCTR1;/ 開始顯示個位WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1);/DATAPORT=tableA2|0x80;/ 顯示小數(shù)點DA

18、TAPORT=tabledata_s|0x80;/ 顯示小數(shù)點DCTR0;delay_ms(1);DCTR1;/ 開始顯示小數(shù)點后面的數(shù)據(jù)WCTR1;DATAPORT=j;WCTR0; j=(j1);/DATAPORT=tableA3;DATAPORT=tabledata_g;DCTR0;delay_ms(1);DCTR1;/ 開始顯示溫度單位WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1);/DATAPORT=tableA3;DATAPORT=0x63;DCTR0;delay_ms(1);DCTR1;/ 開始顯示溫度單位WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=

19、(j480uS)if (i)return 0x00;elsereturn 0x01;/*DS18B20讀一個字節(jié)函數(shù) *unsigned char ds1820_read_byte(void)unsigned char i; unsigned char value = 0; for (i = 8; i != 0; i-)value = 1; DQ_OUT; DQ_CLR;delay_us(4);/*延時 4uSDQ_SET;DQ_IN;delay_us(10);/*延時 10uSif (DQ_R)value|=0x80;delay_us(60);/*延時 60uSreturn(value);/

20、*向 18B20 寫一個字節(jié)函數(shù) */*DS18B20字節(jié)寫入函數(shù) */void ds1820_write_byte(unsigned char value)unsigned char i; for (i = 8; i != 0; i-)DQ_OUT;DQ_CLR;delay_us(4);/ 延 時 4uSif (value & 0x01)DQ_SET;delay_us(80);/ 延 時 80uS DQ_SET;/ 位結(jié)束value = 1;/*發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令 */* 啟動 ds1820轉(zhuǎn)換 */ void ds1820_start(void)DS18B20_Reset();ds1820_

21、write_byte(0xCC);/ 勿略地址ds1820_write_byte(0x44);/ 啟動轉(zhuǎn)換/*DS8B20讀取溫度信息 *unsigned int ds1820_read_temp(void)unsigned int i; unsigned char buf9;DS18B20_Reset();ds1820_write_byte(0xCC);/ 勿略地址ds1820_write_byte(0xBE);/ 讀取溫度for (i = 0; i 9; i+)bufi = ds1820_read_byte();i = buf1; i = 8;i |= buf0; temp_value=i

22、;temp_value=(uint)(temp_value*0.625);/ 不是乘以0.0625的原因是為了把小數(shù)點后一位數(shù)據(jù)也轉(zhuǎn)化為可以顯示的數(shù)據(jù)到 BCD 碼，我們先放大到275示出 27.5度了return i;/ 比如溫度本身為27.5度，為了在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理程序中得/ 然后在顯示的時候確定小數(shù)點的位置即可，就能顯/*溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù) *void data_do(uint temp_d)A3=temp_d%10;/ 分出百，十，和個位temp_d/=10;A2=temp_d%10;A1=temp_d/10;/*處理溫度數(shù)據(jù) *void handletemp()ds1820_start

23、();/ 啟動一次轉(zhuǎn)換ds1820_read_temp();/ 讀取溫度數(shù)值data_do(temp_value);/ 處理數(shù)據(jù)，得到要顯示的值truetemp=0.1*temp_value;/judgeAlarm();/ 判斷是否觸發(fā)警報/ 已將其添加至按鍵程序/*顯示溫度 *void showtemp()uchar j;for(j=0;j100;j+)Display_DS18B20(A1,A2,A3);/ 顯示溫度值/delay_ms(100);/ 延 時 100ms/*主程序 *void main(void)uchar flag1,flag2,flag3,flag4;/uint key_

24、store=0x00;/ 沒有按鍵按下時，默認(rèn)顯示1 WDT_Init();/ 看門狗初始化Clock_Init();/ 時鐘初始化Port_Init();/ 端口初始化，用于控制IO 口輸入或輸出/Close_LED();DS18B20_Reset();/ 復(fù) 位 D18B20 delay_ms(100);/ 延 時 100mswhile(1)Key_Scan();/ 鍵盤掃描，看是否有按鍵按下if(key!=0xff)/ 如果有按鍵按下，則顯示該按鍵鍵值1 4switch(key)case1:LED8PORT=0xfc;flag1=1;flag2=0;flag3=0;flag4=0;break;/對溫度數(shù)據(jù)處理判斷警報, 然后顯示 ,handletemp();showtemp();case 2: LED8PORT=0xf3;flag1=0;flag2=1;flag3=0;flag4=0;break;/