基于MSP430G2553和ds18b20的测温系统

嵌入式控制系统与应用课程论文题目:基于MSP430G2553和ds18b20的测温系统院系名称：专业班级：学生姓名：学号：摘要为了在现实生活和工业生产及过程控制中准确测量温度，设计了一种基于低功耗IIMSP430单片机的数字温度计，整个系统通过单片机MSP430控制DS18B20读取温度，采用LCD1602显示，温度传感器DS18B20与单片机之间通过串口进行数据传输，且外围的整合性高，DS18B20只需一个端口即可实现数据通信，连接方便，通过多次实验证明，该系统的测试结果与实际环境温度一致，除了具有接口电路简单，测量精度高，误差小，可靠性高等特点外，其成本低，功耗低的特点使其拥有更广阔的应用前景。关键字：DS18B20MSP430G2553单片机液晶显示目录1引言...............................................................................................................................................................1III2测温系统硬件构成.......................................................................................................................................12.1硬件设计............................................................................................................................................13软件设计.......................................................................................................................................................63.1总体设计流程图................................................................................................................................63.2初始化模块........................................................................................................................................64实验展示.......................................................................................................................................................74.1实物整体展示....................................................................................................................................74.2报警显示和蜂鸣器报警....................................................................................................................85设计心得..................................................................................................................................................106本设计的不足和反思....................................................................................................................................11参考文献.....................................................................................................................................................12附录...................................................................................................................................................................13附一：元器件及仪器明细表...................................................................................................................13附二：实验设计程序...............................................................................................................................1311引言温度的测量和控制在储粮仓库、智能楼宇空调控制及其它的工农业生产和科学研究中应用广泛。温度检测的传统方法是使用诸如热电偶、热电阻、半导体PN结(如AD590)之类的模拟传感器，经信号取样电路、放大电路和模数转换电路处理，获取表示温度值的数字信号，再交由微处理器或DSP处理。被测温度信号从敏感元件接收的非电模拟量开始，到转换为微处理器可处理的数字信号之间，设计者须考虑的线路环节较多，相应测温装置中元器件数量难以下降，随之影响产品的可靠性及体积微小化。由此会造成整个检测系统有较大的偏差．稳定性和抗干扰性能都较差。本文设计一种基于数字温度传感器DSl8820的小型测温系统，主控芯片采用TI公司的MSP430单片机，数字温度传感器通过单总线与单片机连接，系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。2测温系统硬件构成2.1硬件设计2.1.1系统硬件设计总方案系统硬件设计总方案如图1所示：图1硬件设计方框图电源系统由miniUSB输出5V以及芯片LE33组成，实现对MSP430G2553核心处理芯片、LCD1602液晶显示等硬件模块提供所需电源；显示部分由LCD1602液晶对温度进行实时显示；软件设计部分包括模拟串口对DS18B20数据进行读取以及LCD1602液晶的驱动和显示。电源模块MSP430G2553DS18B20LCD1602液晶显示模块温度22.1.2MSP430G2553引脚功能说明本次设计需要用到MSP430单片机的1脚电源、16脚复位端、20脚接地端、配置P2.2口为待测信号输入端，P2.0为LCD片选信号端，P1为LCD并行数据输出端，如表1所示。图2所示为MSP430G2553单片机的最小系统图。表1MSP430G2553引脚及功能说明引脚序号引脚名称功能说明1VCC电源正2P2.2频率信号输入端5P2.0LCD片选信号端6P1.xLCD并行数据输出端13P2.5蜂鸣器报警16RST复位脚20GND电源地图2MSP430G2553最小系统2.1.3LCD1602引脚功能说明LCD12864液晶显示屏用到电源接口线，脚背光电源接口线，脚并行接口选择。LCD1602引脚功能如表2所示。3表2LCD1602引脚功能说明引脚序号引脚名称功能说明1VSS模块的电源地2VDD模块的电源正端4RS(CS)并行指令/数据选择信号、串行片选信号5R/W(SID)并行读写选择信号、串行的数据口6E(CLK)并行使能信号、串行的同步时钟15LED_A背光源正极16LED_K背光源负极（0V）2.1.4DS18B20说明DSl8820是美国DALLAS公司推出的单总线数字测温芯片。它具有独特的单线接口方式，将非电模拟量温度值转换为数字信号输出仅需占用1位／A)端口，能够直接读取被测物体的温度值，提高了抗干扰能力和测量精度。它体积小，电压适用范围宽(3．0V一5．5v)，可以采用外部供电方式(如图1所示)，也可以采用寄生电源方式．即从数据线上获得电源。用户还可以通过编程实现9一12位的温度读数，即具有可调的温度分辨率。因此它的实用性和可靠性比同类产品更高．DSl8820采用3脚TO一92封装，形如三极管：同时也有8脚SOIC封装。测4温范围为一55℃一+125。C，在一10℃一+85℃范围内，精度为±0．5℃。每一个DSl8820芯片的ROM中存放一个“位ID号：前8位是产品类型编号，随后48位是该器件的自身序号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码。又因其可采用寄生电源方式供电。因此，一条总线上可以同时挂接数个DSl8820，可方便的实现多点测温系统。另外用户还可根据实际情况自设定非易失性温度报警上下限值TH和TL(掉电后依然保存)。DSl8820检测到的温度值经转换为数字量后，自动存入存储器中，并与设定值TH或TL进行比较，当测量温度超出给定范围时，就输出报警信号，并自动识别是高温超限还是低温超限。图3DS18B20引脚连接图4DS18B20温度寄存器格式5图5温度/数据关系2.1.5UART转USB电路图6UART电路PL2303是Prolific公司生产的一种高度集成的RS232-USB接口转换器，可提供一个RS232全双工异步串行通信装置与USB功能接口便利联接的解决方案。该器件内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART，只6需外接几只电容就可实现USB信号与RS232信号的转换，能够方便嵌入到各种设备所以2000年左右开始经常推荐使用该款芯片；该器件作为USB/RS232双向转换器，一方面从主机接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给外设；另一方面从RS232外设接收数据转换为USB数据格式传送回主机。这些工作全部由器件自动完成，开发者无需考虑固件设计.3软件设计3.1总体设计流程图系统软件设计包括测量初始化部分、显示部分、报警部分。系统软件整体流程图如图7所示。开始初始华ds18b20430读取温度值温度值判断T30℃蜂鸣器报警红灯亮模拟通风降温。T27℃蜂鸣器报警红灯亮模拟加热。正常情况实时显示温度。图7系统软件整体设计流程图3.2初始化模块设备初始化包括关闭看门狗，I/O口输入/输出功能的配置，时钟初始化，端口初始化以及液晶初始化，其流程图如图8所示。7开始MSP430G2553上电关闭看门狗配置时钟配置I/ODs18b20初始化LCD初始化结束图8系统初始化流程图3.3显示模块首先根据LCD1602液晶的时序图写出液晶驱动函数，并调用驱动函数完成在指定位置处显示字符的功能函数，这样通过定时刷新液晶屏就可以显示温度值了。4实验展示4.1实物整体展示8图9实物整体展示图4.2报警显示和蜂鸣器报警当温度t30℃时蜂鸣器报警，红灯闪亮模拟通风降温。LCD显示警告。当温度t27℃时蜂鸣