基于msp430单片机的温度测量及显示系统-毕业论文Word下载.docx
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参考文献:
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基于MSP430单片机的温度测量及显示系统
摘要:
随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现,温度自动检测和显示系统在很多领域得到广泛应用。
人们在温度检测的准确度、便捷、快速等方面有着越来越高的要求。
而传统的温度传感器已经不能满足人们的需求,其渐渐被新型的温度传感器所代替。
本文基于MSP430单片机,设计对环境温度进行采集的温度采集系统。
利用DS18B20单总线进行温度测量,并通过单片机将温度显示在LCD1602上,并利用虚拟串口显示温度变化的曲线。
关键词:
MSP430;
LCD1602;
DS18B20;
串口通信
1.系统设计与框图
MSP430单片机
DS18B20温度采集
上位机
1602液晶显示
温度采集系统是以MSP430单片机为核心的系统,它主要包括温度的采集、采集数据的处理、单片机通信、LCD液晶显示等几大模块,具体方案如图1-1所示:
图1-1系统框图
信号采集主要是由DS18B20及其外围电路构成。
所得到的数字信号经过单片机的处理后,将温度值输出到LCD1602液晶上显示出来,同时通过串口通信发送到上位机上,并在串口示波器上显示出温度变化曲线,从而完成整个系统的工作。
2.系统硬件主要电路
2.1MSP430单片机模块
MSP430F149是一种新型的混合信号处理器,采用了美国德州仪器(TexasInstruments)公司最新低功耗技术(工作电流为0.1一400pA),它将大量的外围模块整合到片内,特别适合于开发和设计单片系统。
2.1.1MSP430单片机工作特点
MSP430149单片机主要具有如下特点:
①低电压、超低功耗。
工作电压3.3V,等待方式下工作电流为1.3wA,在RAM保持关闭工作方式下工作电流仅为0A。
②具有12位的模数转换器(ADC12),可以得到很高的精度,并且省去了使用专门的模数转换器给设计电路板带来的麻烦。
③拥有大容量的存储空间。
存储器方面包括多达60kFlashROM和2kRAM,如此数量的存储空间完全可以满足程序及数据的需要。
④两通道串行通信接口。
可用于与计算机进行异步或同步串行通信。
⑤硬件乘法器。
该乘法器独立于CPU进行乘法运算的操作,在提高乘法运算速度的同时也提升了CPU的利用效率。
⑥串行在系统编程。
通过仿真器对程序进行下载,并通过专用软件对程序及单片机的工作状态进行监控,极大地方便了程序的调试。
2.1.2MSP430单片机最小系统
MSP430单片机最小系统电路如图2-1-2
(1)和图2-1-2
(2)所示
2.2LCD1602液晶显示模块
LCD1602液晶显示器也叫1602字符型液晶显示器。
它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。
它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成。
每个点阵字符位都可以显示一个字符,每位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔,起到了字符间距和行间距的作用。
LCD1602是指显示的内容为16X2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块。
2.2.1LCD1602引脚功能
1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,各引脚接口说明如表2.1所示:
表2.1引脚接口说明表
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
4
RS
数据/命令选择
12
D5
5
R/W
读/写选择
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
背光源负极
第1脚:
VSS为地电源。
第2脚:
VDD接5V正电源。
第3脚:
VL为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚:
RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚:
R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚:
E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。
第7~14脚:
D0~D7为8位双向数据线。
第15脚:
背光源正极。
第16脚:
背光源负极。
2.2.2LCD1602指令说明
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令,如表2.2所示:
表2.2控制命令表
序
号
指令
R
S
/W
D
清显示
光标返回
*
置输入模式
I
/D
显示开/关控制
C
B
光标或字符移位
/C
/L
置功能
L
N
F
置字符发生存贮器地
址
字符发生存贮器地址
置数据存贮器地址
显示数据存贮器地址
读忙标志或地址
计数器地址
写数到CGRAM或
DDRAM)
要写的数据内容
从CGRAM或DDRAM读
数
读出的数据内容
1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
(说明:
1为高电平、0
为低电平)
指令1:
清显示,指令码01H,光标复位到地址00H位置。
指令2:
光标复位,光标返回到地址00H。
指令3:
光标和显示模式设置I/D:
光标移动方向,高电平右移,低电平左移S:
屏幕上所有文字是否左移或者右移。
高电平表示有效,低电平则无效。
指令4:
显示开关控制。
D:
控制整体显示的开与关,高电平表示开显示,低电平表示关显示C:
控制光标的开与关,高电平表示有光标,低电平表示无光标B:
控制光标是否闪烁,高电平闪烁,低电平不闪烁。
指令5:
光标或显示移位S/C:
高电平时移动显示的文字,低电平时移动光标。
指令6:
功能设置命令DL:
高电平时为4位总线,低电平时为8位总线N:
低电平时为单行显示,高电平时双行显示F:
低电平时显示5x7的点阵字符,高电平时显示5x10的点阵字符。
指令7:
字符发生器RAM地址设置。
指令8:
DDRAM地址设置。
指令9:
读忙信号和光标地址BF:
为忙标志位,高电平表示忙,此时模块不能接收命令或者数据,如果为低电平表示不忙。
指令10:
写数据。
指令11:
读数据。
2.2.3LCD1602操作时序
LCD1602读写操作时序如图2-2-3
(1)和图2-2-3
(2)所示:
thd1
tPW
tR
tHD2
tD
ValidData
tc
tSP1
D0-D7
图2-2-3
(1)读操作时序
thd1
tsp1
tpw
tf
tr
thd2
tsp2
DB0-DB7
2.3.DS18B20温度采集模块
图2-2-3
(2)写操作时序
DS18B20是Dallas公司继DS1820后推出的一种改进型智能数字温度传感器,与传统的热敏电阻相比,只需一根线就能直接读出被测温度值,并可根据实际需求来编程实现9~12位数字值的读数方式。
2.3.1DS18B20封装形式及引脚功能
DALLAS18B20
1 2 3
DQ
NC
8B
GND
8-PinSOP(DS18B20U)
DQVDD
图2-3-1DS18B20封装及引脚功能
如图3-1-1所示,DS18B20的外形如一只三极管,引脚名称及作用如下:
GND:
接地端。
DQ:
数据输入/输出脚,与TTL电平兼容。
VDD:
可接电源,也可接地。
因为每只DS18B20都可以设置成两种供电方式,即数据总线供电方式和外部供电方式。
采用数据总线供电方式时VDD接地,可以节省一根传输线,但完成数据测量的时间较长;
采用外部供电方式则VDD接+5V,多用一根导线,但测量速度较快。
存储和控制逻辑
电源检测
接口
和单线
64位ROM
高速缓存器
内部电源
2.3.2DS18B20内部结构
温度传感器
高温触发器
低温触发器
匹配寄存器
8位CRC
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