完整word版MSP430单片机温度单片机课程设计.docx

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完整word版MSP430单片机温度单片机课程设计

山东理工大学计算机学院

课程设计

单片机系统设计

班级计科1104

姓名

学号

指导教师李业德韩慧

二○一四年十一月日

课程设计任务书及成绩评定

课题名称_______温度测试系统设计_______

I、题目的目的和要求：

利用温度传感器和MSP430单片机设计一个温度测试系统，将测试结果（十进制）在LED上显示出来，并定义一个保持按键，当按下该键时，将当前测试值保持不变（按键不动作时为正常测量显示）。

温度显示格式为：

XXX℃。

II、设计进度及完成情况

日期

内容

11.10

选取题目，进行资料搜集和系统分析工作

11.14

进行单独程序设计以及完成单独接口电路

11.16

将全部程序综合并进行整体程序调试和连接整体接口电路

11.18

书写课程设计报告并写下相关问题总结

11.20

进行课程设计答辩，并打印上交

III、主要参考文献及资料

MSP430系列16位低功耗单片机原理及应用

DS18B20温度传感器的使用

智能仪器原理及应用

学科部主任李业德

Ⅵ、成绩评定：

设计成绩：

（教师填写）

指导老师：

（签字）

二○年月日

本次课程设计的目的和意义

课程设计是让我熟练掌握了课本上的一些理论知识，课程设计也是一个学习新知识、巩固加深所学课本理论知识的过程，它培养了我们综合运用知识的能力，独立思考和解决问题的能力。

加深我们对单片机原理与应用课程的理解

设计题目

温度测试系统设计：

利用温度传感器DS18B20和MSP430单片机设计一个温度测试系统，将测试结果（十进制）在LED上显示出来，并定义一个保持按键，当按下该键时，将当前测试值保持不变（按键不动作时为正常测量显示）。

温度显示格式为：

XXX℃。

系统的主要功能、作用以及主要技术性能指标

系统的主要功能是单片机实时从温度传感器读取温度数据信息，并在数码管显示，同时扫描是否有保持按键按下，如果按下则不再继续从温度传感器读取温度数据信息，保持温度值不变。

作用是可以实时读取环境中的温度信息，供用户查看，同时当用户需要观察某温度时，可以按下按键保持温度不变。

主要技术指标：

1.基本范围0℃-99℃

2.精度误差小于0.5℃

3.LED数码直读显示

4.扫描按键保持数值

总体设计方案、工作和组成原理

数字温度计设计方案论证

方案一

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

方案二

进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。

主控制器

单片机采用MSP430单片机，处理能力强，功耗低，实现该功能仅需一个按键，8位数码管显示，以及DS18B20温度传感器。

显示电路：

显示电路采用8位共阴LED数码管，从P4口输出段码。

图一总体设计框图

温度传感器：

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。

DS18B20的性能特点如下：

●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；

●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；

●无须外部器件；

●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；

●零待机功耗；

●温度以9或12位数字；

●用户可定义报警设置；

●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；

●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；

DS18B20内部结构框图如图2所示。

64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。

温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。

DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的EERAM。

高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图3所示。

头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。

第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。

DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。

该字节各位的定义如图3所示。

低5位一直为1，ＴＭ是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。

温度传感器连接如下图所示，DQ引脚与单片机的P5.3相连：

系统设计

接口电路设计，程序设计（程序框图和程序清单及注释）其他有关的理论分析和计算

接口电路设计：

主控制器MSP430

温度传感器

保持按键

数码管电路

程序框图：

总体设计流程图

读取温度传感器数据流程图

数码管温度显示

程序设计：

//*************************定义引脚**********************************

#defineLED8PORTP2OUT//P2接8个LED灯

#defineLED8SELP2SEL//P2接8个LED灯

#defineLED8DIRP2DIR//P2接8个LED灯

#defineDATAPORTP4OUT//数据口所在端口P4

#defineDATASELP4SEL//数据口功能寄存器，控制功能模式

#defineDATADIRP4DIR//数据口方向寄存器

#defineCTRPORTP6OUT//控制线所在的端口P6

#defineCTRSELP6SEL//控制口功能寄存器，控制功能模式

#defineCTRDIRP6DIR//控制口方向寄存器

#defineDCTR0P6OUT&=~BIT4//数码管段控制位信号置低

#defineDCTR1P6OUT|=BIT4//数码管段控制位信号置高

#defineWCTR0P6OUT&=~BIT3//数码管位控制位信号置低

#defineWCTR1P6OUT|=BIT3//数码管位控制位信号置高

#defineKEYPORTP1OUT//按键所在的端口P1

#defineKEYSELP1SEL//控制口功能寄存器，控制功能模式

#defineKEYDIRP1DIR//控制口方向寄存器

#defineKEYINP1IN//键盘扫描判断需要读取IO口状态值

ucharkey=0xFF;//键值变量

uinttemp_value;

floattruetemp;

uinttemp,A1,A2,A3;//定义的变量,显示数据处理

//*******************共阴数码管显示的断码表************************

uchartable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

//*******************系统时钟初始化***************************

voidClock_Init（）

{

uchari;

BCSCTL1&=~XT2OFF;//打开XT2振荡器

BCSCTL2|=SELM1+SELS;//MCLK为8MHZ，SMCLK为8MHZ

do{

IFG1&=~OFIFG;//清楚振荡器错误标志

for（i=0;i<100;i++）

_NOP（）;

}

while（（IFG1&OFIFG）!

=0）;//如果标志位1，则继续循环等待

IFG1&=~OFIFG;

}

//*******************MSP430内部看门狗初始化***********************

voidWDT_Init（）

{

WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//关闭看门狗

}

//*******************MSP430IO口初始化*****************************

voidPort_Init（）

{

LED8SEL=0x00;//设置IO口为普通I/O模式，此句可省

LED8DIR=0xFF;//设置IO口方向为输出

LED8PORT=0xFF;//P2口初始设置为FF

DATASEL=0x00;//设置IO口为普通I/O模式，此句可省

DATADIR=0xFF;//设置IO口方向为输出

DATAPORT=0xFF;//P4口初始设置为FF

CTRSEL=0x00;//设置IO口为普通I/O模式，此句可省

CTRDIR|=BIT3+BIT4+BIT2;//设置IO口方向为输出,控制口在P63,P64

CTRPORT=0xFF;//P6口初始设置为FF

KEYSEL=0x00;//设置IO口为普通I/O模式，此句可省

KEYDIR=0x0F;//高四位输入模式，低四位输出模式，外部上拉电阻

KEYPORT=0xF0;//初始值0xF0

}

//*************74HC573控制数码管动态扫描键值显示函数******************

voidDisplay_Key（ucharnum）

{

uchari,j;

j=0x01;//此数据用来控制位选

for（i=0;i<8;i++）//8个数码管依次显示

{

DCTR1;//控制数码管段数据的74HC573的LE管脚置高

WCTR1;//控制数码管位的74HC573的LE管脚置高

DATAPORT=~j;//设置要显示的位，也就是哪一个数码管亮

WCTR0;//锁存位数据，下面送上段数据以后，就显示出来了

DATAPORT=table[num];//送要显示的数据，这里是键值

DCTR0;//锁存段数据，数码管亮一个时间片刻

j=j<<1;//移位，准备进行下一位的显示

delay_us（500）;//显示一个时间片刻，会影响亮度和闪烁性

}

Close_LED（）;//显示完8个数码管后关闭数码管显示，否则可能导致各个数码管亮度不一致

}

//*****************键盘扫描子程序，采用逐键扫描的方式******************

ucharKey_Scan（void）

{

ucharkey_check;

ucharkey_checkin;

key_checkin=KEYIN;//读取IO口状态，判断是否有键按下

key_checkin&=0xF0;//屏蔽掉低四位的不确定值

if（key_checkin!

=0xF0）//IO口值发生变化则表示有键按下

{

delay_ms（20）;//键盘消抖，延时20MS

key_checkin=KEYIN;//再次读取IO口状态

if（key_checkin!

=0xF0）//确定是否真正的有键按下

{

key_check=KEYIN;//有键按下，读取端口值

switch（key_check&0xF0）//判断是哪个键按下

{

case0xE0:

key=1;break;

case0xD0:

key=2;break;

case0xB0:

key=3;break;

case0x70:

key=4;break;

}

}

}

else

{

key=0xFF;//无键按下，返回FF

}

returnkey;

}

//******74HC573控制数码管动态扫描显示函数，显示采集到的温度**************

voidDisplay_DS18B20（uintdata_b,uintdata_s,uintdata_g）

{

uchari,j;

j=0x01;//此数据用来控制位选

for（i=0;i<3;i++）//用后3位数码管来显示

{

DCTR1;

WCTR1;

DATAPORT=~j;

WCTR0;

j=（j<<1）;

DATAPORT=0x00;//前5位都不显示，送数据00即可

DCTR0;

delay_ms

（2）;

}

DCTR1;//开始显示第6位,即十位

WCTR1;

DATAPORT=~j;

WCTR0;

j=（j<<1）;

//DATAPORT=table[A1];

DATAPORT=table[data_b];

DCTR0;

delay_ms

（1）;

DCTR1;//开始显示个位

WCTR1;

DATAPORT=~j;

WCTR0;

j=（j<<1）;

//DATAPORT=table[A2]|0x80;//显示小数点

DATAPORT=table[data_s]|0x80;//显示小数点

DCTR0;

delay_ms

（1）;

DCTR1;//开始显示小数点后面的数据

WCTR1;

DATAPORT=~j;

WCTR0;

j=（j<<1）;

//DATAPORT=table[A3];

DATAPORT=table[data_g];

DCTR0;

delay_ms

（1）;

DCTR1;//开始显示温度单位

WCTR1;

DATAPORT=~j;

WCTR0;

j=（j<<1）;

//DATAPORT=table[A3];

DATAPORT=0x63;

DCTR0;

delay_ms

（1）;

DCTR1;//开始显示温度单位

WCTR1;

DATAPORT=~j;

WCTR0;

j=（j<<1）;

//DATAPORT=table[A3];

DATAPORT=0x39;

DCTR0;

delay_ms

（1）;

DCTR1;

WCTR1;

DATAPORT=0xff;

WCTR0;

}

//************************DS18B20初始化*******************************

unsignedcharDS18B20_Reset（void）//初始化和复位

{

unsignedchari;

DQ_OUT;

DQ_CLR;

delay_us（500）;//延时500uS（480-960）

DQ_SET;

DQ_IN;

delay_us（80）;//延时80uS

i=DQ_R;

delay_us（500）;//延时500uS（保持>480uS）

if（i）

{

return0x00;

}

else

{

return0x01;

}

}

//**********************DS18B20读一个字节函数****************************

unsignedchards1820_read_byte（void）

{

unsignedchari;

unsignedcharvalue=0;

for（i=8;i!

=0;i--）

{

value>>=1;

DQ_OUT;

DQ_CLR;

delay_us（4）;//*延时4uS

DQ_SET;

DQ_IN;

delay_us（10）;//*延时10uS

if（DQ_R）

{

value|=0x80;

}

delay_us（60）;//*延时60uS

}

return（value）;

}

//**********************向18B20写一个字节函数************************

/*DS18B20字节写入函数*/

voidds1820_write_byte（unsignedcharvalue）

{

unsignedchari;

for（i=8;i!

=0;i--）

{

DQ_OUT;

DQ_CLR;

delay_us（4）;//延时4uS

if（value&0x01）

{

DQ_SET;

}

delay_us（80）;//延时80uS

DQ_SET;//位结束

value>>=1;

}

}

//********************发送温度转换命令*********************************

/*启动ds1820转换*/

voidds1820_start（void）

{

DS18B20_Reset（）;

ds1820_write_byte（0xCC）;//勿略地址

ds1820_write_byte（0x44）;//启动转换

}

//***********************DS8B20读取温度信息************************

unsignedintds1820_read_temp（void）

{

unsignedinti;

unsignedcharbuf[9];

DS18B20_Reset（）;

ds1820_write_byte（0xCC）;//勿略地址

ds1820_write_byte（0xBE）;//读取温度

for（i=0;i<9;i++）

{

buf[i]=ds1820_read_byte（）;

}

i=buf[1];

i<<=8;

i|=buf[0];

temp_value=i;

temp_value=（uint）（temp_value*0.625）;//不是乘以0.0625的原因是为了把小数点后一位数据也转化为可以显示的数据

//比如温度本身为27.5度，为了在后续的数据处理程序中得到BCD码，我们先放大到275

//然后在显示的时候确定小数点的位置即可，就能显示出27.5度了

returni;

}

//*********************温度数据处理函数****************************

voiddata_do（uinttemp_d）

{

A3=temp_d%10;//分出百，十，和个位

temp_d/=10;

A2=temp_d%10;

A1=temp_d/10;

}

//***********************处理温度数据*********************

voidhandletemp（）

{

ds1820_start（）;//启动一次转换

ds1820_read_temp（）;//读取温度数值

data_do（temp_value）;//处理数据，得到要显示的值

truetemp=0.1*temp_value;

//judgeAlarm（）;//判断是否触发警报//已将其添加至按键程序

}

//***********************显示温度**********************

voidshowtemp（）

{

ucharj;

for（j=0;j<100;j++）

{

Display_DS18B20（A1,A2,A3）;//显示温度值

}

//delay_ms（100）;//延时100ms

}

//***************************主程序************************

voidmain（void）

{

ucharflag1,flag2,flag3,flag4;

//uintkey_store=0x00;//没有按键按下时，默认显示1

WDT_Init（）;//看门狗初始化

Clock_Init（）;//时钟初始化

Port_Init（）;//端口初始化，用于控制IO口输入或输出

//Close_LED（）;

DS18B20_Reset（）;//复位D18B20

delay_ms（100）;//延时100ms

while

（1）

{

Key_Scan（）;//键盘扫描，看是否有按键按下

if（key!

=0xff）//如果有按键按下，则显示该按键键值1～4

{

{

switch（key）

{

case1:

LED8PORT=0xfc;flag1=1;flag2=0;flag3=0;flag4=0;break;//对温度数据处理判断警报,然后显示,handletemp（）;showtemp（）;

case2:

LED8PORT=0xf3;flag1=0;flag2=1;flag3=0;flag4=0;break;//温度数据处理判断警报,关闭显示,节省电源,handletemp（）;Close_LED（）;

case3:

LED8PORT=0xcf;flag1=0;flag2=0;flag3=1;flag4=0;break;//关闭警报,SOUNDOFF;handletemp（）;

case4:

LED8PORT=0x3f;flag1=0;flag2=0;flag3=0;flag4=1;break;//测试警报SOUNDON;

}

}

}

else

{

LED8PORT&=0xff;//

if（flag1==1）

{

//handletemp（）;

showtemp（）;

}

if（flag2==1）

{

handletemp（）;

showtemp（）;

}

if（