基于MSP430G2553和ds18b20的測(cè)溫系統(tǒng)

嵌入式控制系與應(yīng)用課程論文題

目:

基于和ds18b20測(cè)溫系統(tǒng)院系名稱：專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)

號(hào)：摘

要為了在現(xiàn)實(shí)生活和工業(yè)生產(chǎn)及過(guò)程控制中準(zhǔn)確測(cè)量溫度，設(shè)計(jì)了一種基于低功耗MSP430單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)控制讀取溫度采用顯示，溫度傳感DS18B20與單片機(jī)之間通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，且外圍的整合性高只需一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，連接方便，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果與實(shí)際環(huán)境溫度一致，除了具有接口電路簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，誤差小，可靠性高等特點(diǎn)外，其成本低，功耗低的特點(diǎn)使其擁有更廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵字：DS18B20MSP430G2553片機(jī)

液晶顯示II錄引言1測(cè)溫系統(tǒng)硬件構(gòu)成12.1硬件設(shè)計(jì)1軟設(shè)計(jì)63.1總體設(shè)計(jì)流程圖3.2初始化模塊實(shí)驗(yàn)示.......................................................................................................................................................4.1實(shí)物體示4.2報(bào)警示和蜂鳴器報(bào)警設(shè)計(jì)心得10本設(shè)計(jì)的不足和反思11參考文獻(xiàn)附錄13附一：元器件及儀器明細(xì)表13附二：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序13III1引言溫度的測(cè)量和控制在儲(chǔ)糧倉(cāng)庫(kù)、智能樓宇空調(diào)控制及其它的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中應(yīng)用廣泛度檢測(cè)的傳統(tǒng)方法是使用諸如熱電偶電阻導(dǎo)體PN如AD590)之類的模擬傳感器，經(jīng)信號(hào)取樣電路、放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路處理，獲取表示溫度值的數(shù)字信號(hào)，再交由微處理器或處理。被測(cè)溫度信號(hào)從敏感元件接收的非電模擬量開(kāi)始，到轉(zhuǎn)換為微處理器可處理的數(shù)字信號(hào)之間，設(shè)計(jì)者須考慮的線路環(huán)節(jié)較多，相應(yīng)測(cè)溫裝置中元器件數(shù)量難以下降，隨之影響產(chǎn)品的可靠性及體積微小化。由此會(huì)造成整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)有較大的偏差．穩(wěn)定性和抗干擾性能都較差。本文設(shè)計(jì)一種基于數(shù)字溫度傳感器的小型測(cè)溫系統(tǒng)控芯片采用TI公司的單片機(jī)，數(shù)字溫度傳感器通過(guò)單總線與單片機(jī)連接，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，可應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)測(cè)溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等領(lǐng)域。2測(cè)溫統(tǒng)硬件構(gòu)成2.1硬設(shè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總方案系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總方案如圖1所示：電源模塊溫度

DS18B20MSP430G2553圖硬件設(shè)計(jì)方框圖

LCD1602晶顯示模塊電源系統(tǒng)由輸出5V以及芯片LE33組成現(xiàn)對(duì)MSP430G2553核心處理芯片、LCD1602液晶顯示等硬件模塊提供所需電源；顯示部分由LCD1602液晶對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示件設(shè)計(jì)部分包括模擬串口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取以及晶的驅(qū)動(dòng)和顯示。1MSP430G2553引腳功能說(shuō)明本次設(shè)計(jì)需要用到單片機(jī)的1電源16復(fù)位端20腳接地端配置口為待測(cè)信號(hào)輸入端，為L(zhǎng)CD片選信號(hào)端，為L(zhǎng)CD并行數(shù)據(jù)輸出端，如表1示。圖2所示為單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖。表MSP430G2553引及功能說(shuō)明引腳序號(hào)131620

引腳名稱VCCRST

功能說(shuō)明電源正頻率信號(hào)輸入端LCD選信號(hào)端LCD行數(shù)據(jù)輸出端蜂鳴器報(bào)警復(fù)位腳電源地圖2MSP430G2553最系統(tǒng)LCD1602引腳功能說(shuō)明晶顯示屏用到電源接口線，腳背光電源接口線，腳并行接口選擇。腳功能如表所示。2引腳序號(hào)

表LCD1602引功能說(shuō)明引腳名稱

功能說(shuō)明

VSSRS(CS)E(CLK)LED_ALED_K

模塊的電源地模塊的電源正端并行指令/據(jù)選擇信號(hào)串行片選信號(hào)并行讀寫(xiě)選擇信號(hào)、串行的數(shù)據(jù)口并行使能信號(hào)、串行的同步時(shí)鐘背光源正極背光源負(fù)極（0V）說(shuō)DSl8820是美國(guó)DALLAS公司推出的單總數(shù)字測(cè)溫芯片。它具有獨(dú)特的單線接口方式，將非電模擬量溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出僅需占用位／A)端口，能夠直接讀取被測(cè)物體的溫度值，提高了抗干擾能力和測(cè)量精度。它體積小，電壓適用范圍寬(3．0V一5．5v)，可以采用外部供電方式(如圖1所示，也可以采用寄生電源方式．即從數(shù)據(jù)線上獲得電源。用戶還可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)一12位的溫度讀數(shù)，即具有可調(diào)的溫度分辨率。因此它的實(shí)用性和可靠性比同類產(chǎn)品更高．DSl8820采用3腳TO一92封裝，形如三極管：同時(shí)也有8SOIC封裝。測(cè)3溫范圍為一55一+125。C，在10℃一℃范圍內(nèi)，精度為±．5。每一個(gè)DSl8820芯片的ROM中存放一“位ID號(hào)前位是產(chǎn)品類型編號(hào)隨后位是該器件的自身序號(hào)最后8位是前面56的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼又因其可采用寄生電源方式供電。因此，一條總線上可以同時(shí)掛接數(shù)個(gè)，可方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)外用戶還可根據(jù)實(shí)際情況自設(shè)定非易失性溫度報(bào)警上下限值和TL(掉電后依然保存)。DSl8820測(cè)到的溫度值經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，自動(dòng)存入存儲(chǔ)器中，并與設(shè)定值TH或TL進(jìn)行比較當(dāng)測(cè)量溫度超出給定范圍時(shí)就輸出報(bào)警信號(hào)并自動(dòng)識(shí)別是高溫超限還是低溫超限。圖3DS18B20引連接圖DS18B20溫度寄存器格式4圖溫/據(jù)關(guān)系UART轉(zhuǎn)電路圖UART電PL2303是Prolific公司生產(chǎn)的一種高度集成的RS232-USB口轉(zhuǎn)換器，可提供一個(gè)RS232雙工異步串行通信裝置與功能接口便利聯(lián)接的解決方案器件內(nèi)置功能控制器USB收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)的UART，只5需外接幾只電容就可實(shí)現(xiàn)信號(hào)與RS232信號(hào)的轉(zhuǎn)換能夠方嵌入到各種設(shè)備所以2000左右開(kāi)始經(jīng)常推薦使用該款芯片器件作為向轉(zhuǎn)換器一方面從主機(jī)接收USB數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)為信息流格式發(fā)送給外設(shè)；另一方面從RS232設(shè)接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)格式傳送回主機(jī)工作全部由器件自動(dòng)完成，開(kāi)發(fā)者無(wú)需考慮固件設(shè)計(jì).3軟件計(jì)3.1總設(shè)流圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括測(cè)量初始化部分、顯示部分、報(bào)警部分。系統(tǒng)軟件整體流程圖如圖7示。開(kāi)始初始華ds18b20讀取溫度值溫度值判斷T>30℃蜂鳴器報(bào)警紅燈亮模擬通風(fēng)降溫。T<27℃蜂鳴器報(bào)警紅燈亮模擬加熱。正常情況實(shí)時(shí)顯示溫度。圖7系軟件整體設(shè)計(jì)流程圖3.2初化塊設(shè)備初始化包括關(guān)閉看門(mén)狗，口輸入/輸出功能的配置，時(shí)鐘初始化，端口初始化以及液晶初始化，其流程圖如圖8所示。6開(kāi)始MSP430G2553上關(guān)閉門(mén)狗配置鐘配置I/O圖系初始化流程圖

Ds18b20初始化初始化結(jié)束3.3顯模首先根據(jù)液晶的時(shí)序圖寫(xiě)出液晶驅(qū)動(dòng)函數(shù)，并調(diào)用驅(qū)動(dòng)函數(shù)完成在指定位置處顯示字符的功能函數(shù)，這樣通過(guò)定時(shí)刷新液晶屏就可以顯示溫度值了。4實(shí)驗(yàn)示4.1實(shí)整展7圖實(shí)整展示圖4.2報(bào)當(dāng)溫度t>30℃時(shí)蜂鳴器報(bào)警，紅燈閃亮模擬通風(fēng)降溫。LCD顯示警告。當(dāng)溫度t<27℃時(shí)蜂鳴器報(bào)警，黃燈閃亮模擬加熱升溫。LCD顯示警告。當(dāng)溫度27℃時(shí)時(shí)顯示溫度。8圖10實(shí)調(diào)試圖圖11實(shí)調(diào)試圖95計(jì)心得通過(guò)嵌入式控制系統(tǒng)與應(yīng)用這門(mén)課，通過(guò)這門(mén)課的學(xué)習(xí)，我對(duì)MSP430G2553有了較為深入的了解。這門(mén)課王老師通過(guò)分工合作，同學(xué)講解，同學(xué)討論，以及課后周記總結(jié)這樣的方式來(lái)進(jìn)行的，不僅提高了自己的自學(xué)能力和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，而且使自己得到了很多方面基本技能的訓(xùn)練。這次做的設(shè)計(jì)所需要的知識(shí)有很多在書(shū)本上是找不到的，而且這些知道并不是像以前一樣由老師系統(tǒng)的詳細(xì)的教授。所以，這就強(qiáng)迫我去圖書(shū)館和網(wǎng)上查閱資料,不過(guò)這也培養(yǎng)了我查閱資料的能力，讓我受益頗多。在第一節(jié)課上完之后覺(jué)得實(shí)在是無(wú)從下手，根本不知道干什么，對(duì)外電路和內(nèi)電路都十分迷茫，可是后來(lái)通過(guò)同學(xué)之間的分工合作，而且我們先從非常簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)入手，一點(diǎn)一點(diǎn)我就每次可都有了很多收獲，通過(guò)同學(xué)講解中斷，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，捕捉，比較器PWM，串口ADC，低功耗，觸屏等，我對(duì)這些知識(shí)能夠拿來(lái)應(yīng)用，并能實(shí)現(xiàn)基本功能要求，能夠把程序弄明白，發(fā)現(xiàn)自己會(huì)的越來(lái)越多，一次課比一次課進(jìn)步。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，讓我對(duì)芯片的輸入與輸出以及中斷查詢方式有了一定的了解不像我們之前接觸的單片機(jī)可以直接進(jìn)行位操作，只能運(yùn)用C語(yǔ)言邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)雖然很簡(jiǎn)單，但也費(fèi)了不少功夫。首先，對(duì)軟件操作不熟練，Grace工程可以快速方便地幫助我們配置寄存器，但是自己還不太熟悉。設(shè)置斷點(diǎn)和單步調(diào)試，是一種很好的找到問(wèn)題的方法。而且我學(xué)會(huì)了多文件編寫(xiě)軟件，以后要盡量用多文件操作，把之前寫(xiě)好的程序做成頭文件，方便以后調(diào)用。其次，是單總線的通訊。硬件連接較容易，但是時(shí)序要求很嚴(yán)格，軟件編程一開(kāi)始，讀不出數(shù)據(jù)。千方百計(jì)地調(diào)整時(shí)序，精確延時(shí)，依舊沒(méi)有讀出溫度數(shù)據(jù)。查閱大量資料發(fā)現(xiàn)，的接法不通，會(huì)影響到時(shí)序問(wèn)題。寄生模式和單獨(dú)電源供電模式，他們的時(shí)序一定的區(qū)別。而且電源和地直接接不接10k電阻，時(shí)序也不一樣的。這一塊廢了很大功夫。最后MSP430口最大6mA,整個(gè)芯片最大電流總和不超過(guò)48mA然而有10源蜂鳴器驅(qū)動(dòng)需要130mA，所以就要加三極管來(lái)獲得大電流。的常溫最大輸出電流。6本設(shè)計(jì)的不足和反最為一個(gè)溫度監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該加上按鈕，當(dāng)溫度異常，蜂鳴器報(bào)警時(shí)，按下復(fù)位按鈕，蜂鳴器停止報(bào)警，但是紅燈繼續(xù)閃爍。當(dāng)故障排除后，紅燈滅，系統(tǒng)恢復(fù)正常。如果一分鐘后故障沒(méi)有排除，蜂鳴器再次報(bào)警。檢測(cè)的實(shí)時(shí)溫度應(yīng)該通過(guò)UART上傳到上位機(jī)，記錄下來(lái)。11參考文獻(xiàn)[1]胡大可MSP430系列超低功16位單片機(jī)M].北京航空航天大學(xué)出版社[2]童詩(shī)白華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）清華大學(xué)出版社,[3]MSP430G2553[4]MSP430中文手冊(cè)[5][6]MSP430G2列單片機(jī)原理與實(shí)踐教程.[7]系列單片機(jī)試驗(yàn)板使用指12附錄附一：器件及儀器細(xì)表見(jiàn)另外excel文檔。附二：驗(yàn)設(shè)計(jì)程序*#include#include#includeintmainvoid){unsignedintt;while{//燈滅//燈滅蜂鳴器關(guān)if{紅燈亮蜂鳴器}if{綠燈亮13蜂鳴器}if{蜂鳴關(guān)}}}****#ifndef#define#include

引腳定義

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命令字符定

#define讀#define#define#define

匹配跳過(guò)搜索#define

告警索#define度轉(zhuǎn)換#define

讀暫存儲(chǔ)器節(jié)內(nèi)容#define寫(xiě)暫存儲(chǔ)器寫(xiě)的是H，著發(fā)送兩位數(shù)據(jù)就14可以

定義變量

初始化測(cè)變量存放度存放溫度四位存放溫度四位

函數(shù)定義

externvoidvoidexternunsignedint

DS18b20_Initvoid);externvoidunsignedexternunsignedintvoidexternunsignedintget_one_temperaturevoid#endif****#include接#includevoidvoid{}操作時(shí)：初始進(jìn)行操讀15搜索跳過(guò)告警搜索行操作包括讀取溫……為，法重新設(shè)，沒(méi)找到相應(yīng)的指令相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)時(shí)間為**初始化方：主機(jī)發(fā)送的低電平，放總線等待檢測(cè)Q上是否有電平出現(xiàn)有：復(fù)位成，通常時(shí)間無(wú)：復(fù)位失，繼續(xù)等待4上現(xiàn)低電平后低電平持1，然后開(kāi)始對(duì)單機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣unsignedint{

DS18b20_Init(void)unsignedif{}if{}return

初始失敗初始成功}16寫(xiě)數(shù)據(jù)方：是一位一位的寫(xiě)0’每寫(xiě)一次1’為一周期，每周期約為拉1，表示寫(xiě)期開(kāi)始，釋放總線，讓Q隨寫(xiě)入的值化若寫(xiě)：拉高少，保證采樣周期采到的值為高若寫(xiě)：拉低少，保證采樣周期采到的值為低釋放總線**片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，是從寫(xiě)的數(shù)據(jù)的高位開(kāi)始送/voidunsigned{unsignedfor{if&else}}讀數(shù)據(jù)方：是一位一位的讀0’每讀一次1’為一周期，每周期約為拉1，表示讀期開(kāi)始，釋放總線，讓Q隨D送的值化若傳：則檢測(cè)到高平，持續(xù)間為左右，以檢測(cè)次后要延時(shí)再檢測(cè)下一位傳送的數(shù)據(jù)若傳：則檢測(cè)到低平，持續(xù)間為6左右傳送據(jù)是從最低位開(kāi)始傳*所以單機(jī)在接受據(jù)時(shí)，存變量一共移動(dòng)次，將所有數(shù)都接收并回到最高位/unsignedintDS18b20_read_bytevoid{unsigned17unsignedfor{if}return

}當(dāng)用一個(gè)行溫度測(cè)時(shí)步驟初始化跳過(guò)制寄存器

溫度轉(zhuǎn)換，讀取

，

讀取溫度低位，

溫度高位注意的是，定要初始兩次unsignedintget_one_temperaturevoid){

讀取了數(shù)，沒(méi)讀小數(shù)的部unsignedintfloat18的分辨是乘以0表示數(shù)點(diǎn)后面一位，加是四舍五入returnTemp;

是整型}****#ifndef#define#include#define#define#define#define函數(shù)定義externvoidvoidexternvoidLCD1602_write_command(unsignedintexternvoidunsignedexternvoidLCD1602_Initvoidexternvoidunsignedintunsignedint