基于MSP430G2231实现的温度控制器(于秀波)

MSP430G2系列Launchpad开发板应用实例作品基于MSP430G2211实现的温度控制器美国德州仪器半导体技术上海（有限）公司西安电子科技大学MSP430单片机联合实验室2011年12月目录-1-第一章作品概述........................................................................................................................-2-1.1作品基本情况介绍.......................................................................................................-2-1.1.1MSP430G2231简介...........................................................................................-2-1.1.2作品功能简介....................................................................................................-2-1.1.3作品应用意义与设计要求................................................................................-2-1.2总体方案介绍...............................................................................................................-3-1.2.1系统硬件结构....................................................................................................-3-1.2.2系统软件结构....................................................................................................-4-第二章硬件系统设计................................................................................................................-5-2.1MSP430G2系列Launchpad开发板组成及硬件资源介绍..................................-5-2.2传感器选型及性能指标参数介绍...............................................................................-5-2.3各单元电路介绍.........................................................................................................-7-2.3.1传感器及信号调理电路....................................................................................-7-2.3.2电源模块............................................................................................................-7-2.3.3继电器控制电路................................................................................................-8-2.3.4LCD接口及Launchpad接口部分.................................................................-9-2.4系统原理图及元器件清单.........................................................................................-9-2.4.1整体电路............................................................................................................-9-2.4.2元器件清单......................................................................................................-10-2.5PCB板设计要求和注意事项.......................................................................-11-2.6硬件安装调试注意事项和调试、测试说明.....................................................-15-3.1监控程序总体流程图介绍.........................................................................................-17-3.2各功能子程序在CCS环境下的设计与调试方法介绍.........................................-18-3.2.1初始化程序......................................................................................................-18-3.2.2LCD显示程序..................................................................................................-18-3.2.3AD采样程序....................................................................................................-21-3.2.4继电气控制程序..............................................................................................-22-3.2.5定时器中断......................................................................................................-23-3.3完整监控软件程序的调试方法介绍.........................................................................-25-第四章总结与思考..................................................................................................................-27-4.1技术总结.....................................................................................................................-27-4.2问题与思考.................................................................................................................-28--2-第一章作品概述1.1作品基本情况介绍1.1.1MSP430G2231简介本实例使用芯片为MSP430G2231，其内部主要资源包括：低功耗16位MSP430微处理器；2KB的Flash存储器，128B的RAM，一个带两路捕获功能的定时器模块TA2，支持SPI和I2C通信的通用串行接口USI，8通道10位ADC（6路外部输入+1路内部温度传感器+1路内部电压），LF、DCO、VLO组成的时钟系统，10个通用IO口（P1.0~P1.7，P2.6，P2.7）。该款单片机继承了MSP430系列单片机的优点：低供电电压范围：1.8V~3.6V；超低功耗：活动模式--220µAat1MHz,2.2V，待机模式--0.5µA，关机模式（保留RAM）--0.1µA；拥有五种节电模式；低于1us的待机唤醒速度；16位精简指令集，指令周期可达62.5ns；基本时钟模块配置：高达16MHz的带校准的内部时钟，内部超低功耗的低频振荡器，32KHz的晶振，外部数字时钟源；串行板上编程；2线制JTAG接口的在线仿真逻辑等。本实例中主要使用到的单片机资源包括ADC10，定时器TA2和通用IO口。软件上用到ADC中断和定时器中断。具体内容将在以下章节加以介绍。1.1.2作品功能简介本作品为温度控制器，利用热电阻温度传感器进行温度检测，并通过设置上下限对温度进行继电器加电/断电的温度控制，并对当前温度和继电器状态在LCD上进行显示。1.1.3作品应用意义与设计要求本作品要求使用Launchpad开发板配合简单的模拟电路扩展板实现对温度的测量，要求采用热电阻温度传感器，尽量提高测温精度及灵敏度，通过液晶显示当前温度，并根据既定-3-的温度上下限，判断当前温度是否超限。若温度低于下限，则将继电器状态设为开，即接通外部用电器；此时，温度会逐渐升高，而当温度升至上限，单片机则会使继电器断开，即关掉用电器。通过功能要求可以看出，本作品非常适于简单的温度控制器应用，如饮水机加热系统、空调温度控制系统、工业加工过程的温度控制器以及热水器等等，加上G2单片机低廉的价格，应用前景十分广泛。1.2总体方案介绍1.2.1系统硬件结构系统硬件结构如图1.1所示，其中，电源模块为其他各模块提供3.3V和±5V电压。测温电路采集到的温度信号交由单片机进行温度采样，而继电器控制部分则由单片机的一个普通I/0提供控制信号，即时钟脉冲，I/O口每发一个脉冲则继电器状态翻转一次。而液晶部分由单片机两个I/O作为串行显示方式的时钟线和数据线。各模块具体设计将在第二章进行详细说明。图中的电源模块、温度测量、继电器控制和LCD显示模块做在了一块板子上，再通过插针与Launchpad相连。图1.1系统硬件结构Launchpad电源模块继电器控制测温电路液晶-4-1.2.2系统软件结构本实例软件结构较为简单，如图1.2所示，系统首先进行初始化，包括进行时钟源选择，看门狗的关闭，AD模块和定时器模块的工作方式设置，单片机各I/O口的初始化即液晶初始化和初始显示等工作。在系统初始化完成以后，进入主循环。在主循环以中断方式进行AD采样，采样结束唤醒CPU，每采样八次计算一次平均值并进行采样结果读取和数据处理过程，主要包括电压电阻和温度值的计算。此过程持续进行直到定时器1s定时中断的到来，在定时中断中，重新写入定时初始值，进行温度比较并