基于MSP430的温度采集报警系统的毕业论文基于单片机的智能温度测试控制仪的设计.docx
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毕业设计(论文)
目 录
前言 1
§概述 1
§本课题的目的与意义 1
§课题的主要研究内容及指标 2
第一章 系统总体设计 3
第二章 单片机及温度传感器 4
§2.1 MSP430F149单片机 4
§2.2 单线数字温度传感器DS18B20 6
第三章 系统的硬件设计 10
§3.1 MSP430F149单片机最小系统设计 10
§3.2 电源及复位模块 11
§3.3 采集模块 13
§3.4 键盘输入模块 13
§3.5 显示模块 15
§3.6 报警模块 16
第四章 系统的软件设计 17
§4.1 最小系统设计 17
§4.2 采集模块 19
§4.3 键盘输入模块 20
§4.4 显示模块 22
§4.5 报警模块 25
第五章 系统调试 27
§5.1 系统硬件调试 27
§5.2 系统软件调试 28
§5.2.1 IAR开发环境简介 28
§5.2.2 软件的调试 29
§5.2.3 两部分间的联合调试 29
总 结 30
II
谢 辞 31
参考文献 32
附 录 34
基于MSP430的温度采集报警系统的设计摘要
温度控制仪表具有广泛的应用前景,在各种行业中都占有重要的位置,越来越多的领域应用到以单片机为控制核心,用液晶作为显示终端的数字化控制设备,通过单片机对被控对象进行智能控制。
本设计是从降低开发成本、扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性的设计目的出发,采用MSP430F149单片机为控制核心、以单线数字温度传感器
DS18B20来完成温度信号的采集、温度以数字的方式显示在LCD1602液晶上,最终实现温度的采集、显示和报警。
上下限温度值可以根据实际要求,通过键盘输入来实现设定。
从而实现自动温度控制等功能,并重点阐述了系统的硬件构成和软件编程的设计过程。
其中硬件构成有六部分:
电源及复位模块、采集模块、键盘输入模块、显示模块和报警模块。
MSP430F149是一种16位内含FLASH型芯片的单片机,具有高速运算、开发设备简便、可现场编程等特点,这给控制系统的设计带来了极大的便利性。
各个模块的电路原理图都有protel来完成。
每个模块的软件编程都在IAR开发环境中完成并实现。
关键词:
MSP430F149,温度控制仪,DS18B20,LCD1602
DESIGNOFTEMPERATUREACQUISITIONANDALARMSYSTEMBASEDONMSP430F149
ABSTRACT
Temperaturecontroltheappearanceofawideapplicationprospect,invariousindustrieswilloccupyanimportantposition,moreandmorefieldstoamonolithicintegratedcircuitstocontroltheuselcdasadisplayterminalequipmentbysomemonolithicintegratedcircuitstocontroltheobjectisintelligentcontrol.
Thisdesignistoreducecosts,expandthedevelopmentofthescopeandthesystemrunningstability,reliability,designedbymsp430f149monolithicintegratedcircuitstocontrolthetemperaturesensorandfiguresds18b20tocompletethetemperatureofthecollection,thetemperatureinthenumberofwaysinlcddisplaylcd1602,achievethetemperatureofthecollectionanddisplayandthepolice.Theminimumtemperaturevaluesbasedonactualrequirements,thekeyboardforset.forautomatictemperaturecontrolandotherfunctions,andthehardwareandsoftwaresystemsoftheprogrammingprocess.thedesignofhardwaretoconstituteapartofsixmodules,powerandresetsthecollected,keyboard,themoduledisplaysmoduleand.
Msp430f149isa16-bitflashchipsincludingthetypeofoperationofamonolithicintegratedcircuits,thedevelopmentofdeviceeasy,butthecharacteristicsandprogrammingforthecontrolsystemdesignagreatconvenience.allmodulesofaschematicdiagramofacircuitareproteltocomplete.eachmodulesoftwareprogrammingintheiardevelopmentenvironmentsandimplementation.
V
KEYWORDS:
MSP430F149,temperaturecontroldevice,DS18B20,LCD1602
前言
§概述
电子技术的飞速发展,给人类的生活带来了根本性的变革,特别是随着大规模集成电路的产生而出现的微型计算机,将人类社会更是带入了一个新的时代。
然而,微机造价高,对于大多数的工业控制来说,也并不需要微机那样强大的功能,于是单片机技术就应运而生了。
单片机依靠其高可靠性和高性价比,在工业控制,智能化仪表,家用电器等方面得到极为广泛的应用。
在石油、化工、电力、冶金等重要工业领域中 ,温度是生产中最常见和最基本的工艺参数之一 ,任何化学反应或物理变化的进程都与温度密切相关,因此温度的测量与控制是生产过程自动化的重要任务之一,且越来越重要。
这就需要一种能够及时检测温度变化以及控制其变化的设备,给人们提供温度数据值,使人们对温度的变化做及时的调整。
本文设计的温度采集报警系统可以根据人们不同的应用环境自行设置温度值,反映生产、生活中温度变化,协助人们及时对温度进行调整,使温度控制更好的服务于社会的生产、生活。
本文设计的温度采集报警系统采用具有超低功耗性能的MSP430单片机作为主芯片,并利用其自带的具有12位分辨率的ADC12进行模/数(A/D)转换。
温度采集使用单线数字温度传感器DS18B20来实现,其采集及显示温度精度可以达到0.1℃。
该传感器测量精度高、互换性好等优点。
笔者可以在DS18B20的程序中设定一个温度域,若所显示的温度超出所设定温度的上下线时报警装启动并报警。
温度的数字通过LCD1602液晶显示器显示。
§本课题的目的与意义
温度控制技术是一种非常重要的工业技术。
在工业生产过程中,为了
6
高效地进行生产,必须对它的主要参数,如温度进行有效的控制。
在温度控制方面,还存在着许多问题。
如何更好地提高控制性能,满足不同系统的控制要求,常采用单片机设计的温度控制仪来通过改变流过制冷器的电流方向实现加热和制冷的转换,十分方便,快捷,因此有一定的实际应用意义。
该课设的目的:
1.弄懂MSP430F149单片机的工作原理以及为控制系统的设计方法;
2.了解DS18B20数字温度传感器的工作原理;
3.培养硬件和软件相结合的设计及调试能力;
4.运用传感器技术和控制技术实现对温度的检测和液晶显示。
通过老师的指导设计检测仪的硬件测温采集电路,键盘输入电路以及报警和LCD液晶显示电路。
从而实现温度的采集、显示和报警。
§课题的主要研究内容及指标
本课题主要是对现有的温度控制器进行分析研究,确定系统的整体方案,设计一种基于MSP430单片机的温度采集报警系统,包括硬件和软件的设计部分。
在研究分析了单线数字温度传感器DS18B20测温原理的基础上,设计检测仪的硬件测温采集电路,键盘输入电路以及报警和LCD液晶显示电路,然后通过编写系统的温度采集程序、键盘输入程序、液晶显示程序和报警处理程序等,最终将检测到的温度以数字的方式显示在
LCD1602液晶上,最终完成课设的要求。
主要技术指标:
DS18B20测温范围为-55℃~125℃,精度为0.1℃;
A/D变换时间为200ms。
MSP430F149单片机采用两个时钟输入,一个
32kHz的时钟信号,一个8MHz的时钟信号。
采用150ns的指令周期,用
12位200kbps的A/D转换器,自带采样保持。
第一章 系统总体设计
本设计的原理是:
温度采集系统主要通过单线数字温度传感器
DS18B20采集得到温度数据,MSP430F149作为CPU从温度传感器读取数据,将得到的数据进行判断然后做相应处理,比如显示或报警。
温度传感器通过某种关系的换算,就可以得到温度传感器的输出电压,这样单片机通过模拟口采集得到传感器的输出电压[1]。
由于MSP430F149片内集成了
A/D转换通道,这样可以直接将单片机的A/D输入通道与传感器的模拟电压输出通道相连接另外系统通过键盘输入来完成对报警温度上下限的设
置,通过显示电路将得到的数据显示出来,当温度超过上限和下限的时候,系统进行报警,报警是通过驱动一个蜂鸣器来实现的。
下面一部分将具体介绍系统的构成。
该系统主要有传感器采集模块、键盘输入模块、电源及复位模块、报警模块及显示模块,分别有P2.6、P1.0~P1.7、RESET、P2.5、
P2.2~P2.4和P4.0~P4.7控制。
系统框图如图1-1所示。
采集模块
报警模块
键盘输入模块
MSP430F149
电源及复位模块
显示模块
图1-1系统框图
由图1-1可以看出,整个系统具有结构简单等特点。
传感器模块与单片机的A/D通道进行连接,这样可以简化模拟采集的设计,从而减小设计的复杂性,增加系统的可靠性。
键盘输入模块是通过单片机的 P1口来实现的,由于P1口中断功能,所以实现起来非常容易,并且也非常适合软件编程[1]。
电源及复位模块主要是为整个系统提供可靠的电源,另外考虑到系统工作需要有复位功能,因此也为系统提供复位信号。
第二章 单片机及温度传感器
§2.1 MSP430F149单片机
MSP430系列单片机是美国德州仪器公司推出的16位超低功耗,高性能产品,它具有处理能力强,运行速度快,
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