基于MSP430单片机监测环境温湿度以及二氧化碳浓度毕设

华北科技学院毕业设计（论文）第1页共77页目录设计总说明..............................................................ⅡGeneralDescriptionofConstructionDesign..............................Ⅳ第1章绪论.............................................................71.1研究的目的及意义..................................................71.2国内外研究的情况..................................................71.3系统的主要性能指标和工作任务......................................81.4方案论证..........................................................9第2章工具简介.......................................................112.1C语言..........................................................112.2IAR软件........................................................11第3章硬件设计.........................................................163.1主控芯片的介绍...................................................163.1.1MSP430F149的工作方式......................................173.1.2P口介绍...................................................183.1.3MSP430指令的介绍..........................................223.1.4MSP430中断介绍和存储器断介绍..............................243.1.5MSP430定时器..............................................263.1.6时钟模块..................................................283.1.7比较器模块................................................293.1.8模数转换模块..............................................303.2电源电路的设计..................................................303.3晶振和复位电路以及USB下载电路的设计............................343.4液晶显示模块LCD12864...........................................363.5时钟芯片DS1302................................................383.5.1DS1302的基本组成和工作原理...............................393.5.2DS1302内部寄存器.........................................403.6温湿度芯片......................................................43婴儿室环境监测电路设计第2页共77页3.7二氧化碳气体传感器..............................................463.7.1二氧化碳浓度传感器TGS4160概述............................473.7.2TGS4160的内部结构.........................................473.7.3TGS4160的工作原理.........................................483.7.4二氧化碳检测电路设计......................................493.8超限控制处理模块................................................50第4章软件设计.......................................................524.1程序的流程图设计................................................524.1.1主程序设计流程图..........................................524.1.2温湿度和气体采集及处理框图................................614.1.3LCD12864显示流程图........................................69第5章调试与体会......................................................735.1调试过程........................................................735.2总结体会.......................................................74致谢....................................................................75参考文献................................................................77华北科技学院毕业设计（论文）第3页共77页婴儿室环境监测电路的设计设计总说明随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。对于刚出生的婴儿，刚脱离母体进入新环境，对新环境温湿度的要求同样也很高。传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低下不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的。温度湿度和气体的浓度在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门有着至关重要的作用，准确测量温湿度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要。因此研究温湿度的测量和控制方法具有重要的意义。本设计核心部件为超低功耗嵌入式单片机MSP430，信号采集及处理部分由SHT11以及二氧化碳传感器GTS4160构成，输出的信号通过AD转换和MSP430的处理在显示器上显示温湿度以及气体的浓度，信号显示采用的是液晶屏点阵显示器LCD12684，其他组成部分为实时时钟发生电路，产生与现在相同的时间和具体日期，也是通过LCD12864液晶模块显示。超限处理模块是使用PID算法设计，使用单片机的引脚电平通过继电器来控制温湿度，和CO2气体浓度。本设计还接入了故障报警模块。MSP430是嵌入式单片机具有高度的集成化，有看门狗定时电路，比较器，模数转换等功能，与51系列单片机比较具有超低功耗，端口多等优点；SHT11温湿度传感器测温范围为-40～+123．8℃，精度0．1℃，湿度测量范围是0～99％RH，分辨率为0．03RH，完全可以满足设计要求的温度20～27℃，湿度30～50％RH，它为I2C总线连接通信，较其他产品具有品质卓越，超快相应，抗干扰能力强，超高的性价比有点。GTS4160一种含热敏电阻的混合式CO2敏感元件，它使用的时候一般都配有本产品公司专门配套生产的一个转换和测量模块AM-4模块，模块是数字量串行输出，相比其他CO2气体传感器操作简单，精度高。在软件设计部分有对测量的温湿度进行上下值的设定，当测量超过限定值时，通过超限自动控制调节温湿度电气处理电路对其进行处理，分别动作为过冷制热，过热制冷，婴儿室环境监测电路设计第4页共77页过湿除湿，过干加湿，和对气体浓度调节，硬件中包括一个开关，为复位开关。开机后，所有器件初始化，LCD12864产生实时时间和日期，温湿度传感器SHT11和CO2传感器开始进行温湿度测量和计算，最后通过LCD液晶显示器显示结果。在测量结果中有超过设定的温湿度上下限的，通过超限模块做出反应。电路主要包括了MSP430控制模块、SHT11温湿度测量模块、二氧化碳检测模块TGS4160、DS1302时间模块、LCD显示模块、超限继电器处理模块。其他是一些附件，比如复位、晶振电路。关键字：MSP430149；SHT11；TGS4160；DS1302；继电器；LCD12864华北科技学院毕业设计（论文）第5页共77页Thebaby'sroomenvironmentalmonitoringcircuitdesignGeneralDescriptionofConstructionDesignWiththerapiddevelopmentandpopularizationofscienceandtechnology,high-performanceequipmentmoreandmore,allwalksoflifetothetemperatureandhumidityrequirementsmoreandmoreisalsohigh.Foranewbornbaby,justfromthemotherintothenewenvironment,alsototherequirementofthenewenvironmenttemperatureandhumidityishigh.Traditionaltemperatureandhumiditymonitoringmodelisbasedonpeople,relyonartificialturnoneachother,artificialcircuittochecktheinformationtomeasureandrecordenvironmentalconditionssuchasway.Inthismode,notonlylowefficiencyforbetterutilizationoftalentresources,andlackofscientificnature,manymajoraccidentsarecausedbyhumanfactors,artificialmaintenanceofthelackofacompletemanagementsystem.Appearedandmonitoringandcontrolsystemcansolvesuchwasteoftalentresources,managementisnottimelyissue,itisbecauseofitsintelligentdesigndecisions.Temperature,humidityandgasconcentrationinindustrialandagriculturalproduction,weather,environmentalprot