數(shù)字溫度計(jì)論文

1、物理與電子工程學(xué)院電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)字溫度計(jì)目 錄摘 要3緒 論41、 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書52、總體方案設(shè)計(jì)62.1設(shè)計(jì)要求62.2選題背景62.3設(shè)計(jì)方案選擇及論證72.3.1芯片方案一72.3.2芯片方案二72.3.3傳感器方案一82.3.4傳感器方案二83、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1硬件總體框圖93.2主要器件介紹93.2.1 MSP430F149單片機(jī)9 3.2.2 AD590傳感器113.3 設(shè)計(jì)過程論述133.3.1 設(shè)計(jì)原理分析133.3.2 軟件程序設(shè)計(jì)153.3.3 數(shù)據(jù)分析計(jì)算163.3.4 硬件調(diào)試163.4 設(shè)計(jì)結(jié)果分析及總結(jié)173.4.1 設(shè)計(jì)結(jié)果分析173.4.2 設(shè)計(jì)總結(jié)1

2、74、致謝185、附錄195.1 附錄一（PCB圖）195.2 附錄二（實(shí)物圖）205.3 附錄三（程序）216、參考文獻(xiàn)23摘 要 為了完成課題任務(wù)，設(shè)計(jì)了一種基于低功耗MSP430單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)通過單片機(jī)MSP430F149控制AD590讀取溫度，采用1602顯示，溫度傳感器AD590與單片機(jī)之間通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。MSP430系列單片機(jī)具有超低功耗，且外圍的整合性高，AD590只需一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)數(shù)信，連接方便。通過多次實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果與實(shí)際環(huán)境溫度一致，除了具有據(jù)通接口電路簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、誤差小、可靠性高等特點(diǎn)外,低成本、低功耗的特點(diǎn)使其擁有更廣闊的應(yīng)用前景

3、。論述了一種以16位單片機(jī)MSP430F149為控制核心,利用電流輸出型集成溫度傳感器AD590實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的溫度檢測(cè)系統(tǒng)。詳細(xì)論述了該系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì),給出了關(guān)鍵部分的電路圖及相應(yīng)的MSP430F149單片機(jī)溫度測(cè)量程序。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該溫度檢測(cè)系統(tǒng)具有低成本、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn),可根據(jù)不同需要應(yīng)用于多種工農(nóng)業(yè)溫度檢測(cè)領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：溫度測(cè)量；MSP430單片機(jī)；AD590緒 論 單片機(jī)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)分支，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，機(jī)電一體化產(chǎn)品，家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì),科研項(xiàng)目中會(huì)廣泛應(yīng)用到單片機(jī)知識(shí)，而且，進(jìn)入社會(huì)

4、后也會(huì)廣泛接觸到單片機(jī)的工程項(xiàng)目。鑒于此，提高“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課的教學(xué)效果，讓學(xué)生參與課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)甚為重要。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)涉及的內(nèi)容十分廣泛，如何使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握單片機(jī)應(yīng)用的基本原理及方法，是一個(gè)很有價(jià)值的教學(xué)項(xiàng)目。為此，我們進(jìn)行了“單片機(jī)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用”方面的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)腦動(dòng)手以及協(xié)作能力。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是針對(duì)模擬電子技術(shù)，數(shù)字邏輯電路，電路，單片機(jī)的原理及應(yīng)用課程的要求，對(duì)我們進(jìn)行綜合性實(shí)踐訓(xùn)練的實(shí)踐學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，它包括選擇課設(shè)任務(wù)、軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)，調(diào)試和編寫課設(shè)報(bào)告等實(shí)踐內(nèi)容。通過此次課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)目標(biāo):第一，讓學(xué)生初步掌握單片機(jī)課程的試驗(yàn)、設(shè)計(jì)方法，即學(xué)

5、生根據(jù)設(shè)計(jì)要求和性能約束，查閱文獻(xiàn)資料，收集、分析類似的相關(guān)題目，并通過元器件的組裝調(diào)試等實(shí)踐環(huán)節(jié)，使最終硬件電路達(dá)到題目要求的性能指標(biāo)；第二，課程設(shè)計(jì)為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，而課程設(shè)計(jì)的著眼點(diǎn)是讓學(xué)生開始從理論學(xué)習(xí)的軌道上逐漸引向?qū)嶋H運(yùn)用，從已學(xué)過的定性分析、定量計(jì)算的方法，逐步掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法。第三，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考樂于動(dòng)手的習(xí)慣，同時(shí)通過設(shè)計(jì)并制作單片機(jī)類產(chǎn)品，使學(xué)生能夠自己不斷地學(xué)習(xí)接受新知識(shí)（如在本課設(shè)題目中存在智能測(cè)溫器件AD590，就是課堂環(huán)節(jié)中不曾提及的“新器件”），通過多人的合作解決現(xiàn)實(shí)中存在的問題，從而不

6、斷地增強(qiáng)學(xué)生在該方面的自信心及興趣，也提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)學(xué)生以后步入社會(huì)參加工作打下一定良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。1、 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書1、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（報(bào)告）題目：數(shù)字溫度計(jì) 2、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（報(bào)告）工作規(guī)定進(jìn)行的日期：第五周起至第十五周止 3、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（報(bào)告）進(jìn)行地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室 4、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（報(bào)告）要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字化的溫度測(cè)量電路，基本要求：1 測(cè)溫范圍-30150；2 可用于遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量；3 系統(tǒng)功耗小于等于5W。5、內(nèi)容：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解數(shù)字溫度計(jì)程序的原理，能夠運(yùn)用C語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作。設(shè)計(jì)基于C語(yǔ)言的數(shù)字溫度計(jì)的控制系統(tǒng)硬件部分，畫出控制系統(tǒng)硬件框圖，設(shè)

7、計(jì)數(shù)字溫度計(jì)的控制系統(tǒng)的軟件部分，首先根據(jù)數(shù)字溫度計(jì)所需的具體功能設(shè)計(jì)好程序流程圖；根據(jù)設(shè)計(jì)的程序流程圖寫出代碼，并進(jìn)行代碼編譯的調(diào)試。根據(jù)總體的方案設(shè)計(jì)，包括完成的硬件部分和軟件部分來選擇合適的元器件；根據(jù)硬件電路圖進(jìn)行硬件電路板的制作并調(diào)試硬件。把設(shè)計(jì)好的軟件代碼燒入硬件中，然后進(jìn)行總體調(diào)試，直至原先預(yù)定要實(shí)現(xiàn)的功能完全實(shí)現(xiàn)為止。設(shè)計(jì)出系統(tǒng)方框圖、單元圖、原理總圖；畫出控制程序流程圖，以及編寫完整的程序代碼；撰寫硬件系統(tǒng)總體說明、硬件接線圖、控制程序、其他附件及圖紙。完成報(bào)告的撰寫，根據(jù)格式要求和范文要求，先把目錄確定，再根據(jù)目錄的章節(jié)把具體內(nèi)容撰寫好，以此完成整篇報(bào)告。6、安排表序號(hào)設(shè)計(jì)

8、各階段的名稱日期1查閱相關(guān)資料，了解數(shù)字溫度計(jì)的原理第五-八周2設(shè)計(jì)原理圖、仿真圖及PCB圖第九-十一周3設(shè)計(jì)有關(guān)程序，包括程序流程圖、詳細(xì)完整的程序代碼清單及注解；列出元件清單，購(gòu)買元件第十二周4做板、編寫在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試所需的補(bǔ)充資料第十三周5在實(shí)驗(yàn)室做模擬調(diào)試 第十四周6編寫報(bào)告(所做的設(shè)計(jì)如有特別之處，一定要挑明) 第十四周-十五周7將設(shè)計(jì)作品、報(bào)告裝訂成冊(cè)，上交給指導(dǎo)教師第十五周7、組內(nèi)成員完成任務(wù)情況2、總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字化的溫度測(cè)量電路，基本要求：a. 測(cè)溫范圍-30150；b. 可用于遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量；c. 系統(tǒng)功耗小于等于5W。2.2選題背景隨著科技的不

9、斷發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各種信息參數(shù)的準(zhǔn)確度和精確度要求都有了幾何的增長(zhǎng)，而如何準(zhǔn)確而又迅速獲得這些參數(shù)就需要受制于現(xiàn)代信息基礎(chǔ)的發(fā)展水品。在三大信息信息采集（即傳感器技術(shù)）信息傳輸（通信技術(shù)）和信息處理（計(jì)算機(jī)技術(shù)）中，傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器技術(shù)，在我國(guó)各領(lǐng)域已經(jīng)引用的非常廣泛，可以說是參透到社會(huì)的每一個(gè)領(lǐng)域，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也離不開溫度測(cè)量，因此研究溫度的測(cè)量方法和裝置具有重要的意義。溫度是工業(yè)對(duì)象的一個(gè)重要的被控參數(shù)。然而采用的測(cè)溫元件和測(cè)溫方法也不相同：產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不同。傳統(tǒng)的控制方式

10、已不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大，由于他主要通過控制接觸器的通斷時(shí)間比例來達(dá)到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變的簡(jiǎn)便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。本課題設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)通過單片機(jī)MSP430F149控制AD590讀取溫度，采用1602顯示。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性高。同時(shí)，本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)

11、確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用。2.3設(shè)計(jì)方案選擇及論證2.3.1芯片方案一采用AT89S52芯片，AT89S52是一種低功耗，高性能的8位CMOS微控制器，具有8K的可編程Flash存儲(chǔ)器。同時(shí)具有AT89S51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦蛐略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。2.3.2芯片方案二 采用MSP430F149單片機(jī)，MSP430F149芯片是美國(guó)TI公司推出的超低功耗微處理器，有60KB+256字節(jié)FLASH，2KBRAM，包括基本時(shí)鐘模塊、看門狗定時(shí)

12、器、帶3個(gè)捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、帶7個(gè)捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、2個(gè)具有中斷功能的8位并行端口、4個(gè)8位并行端口、模擬比較器、12位A/D轉(zhuǎn)換器、2個(gè)串行通信接口等模塊。MSP430F149芯片具有如下特點(diǎn)：1)功耗低：電壓2.2V、時(shí)鐘頻率1MHz時(shí)，活動(dòng)模式為200A;關(guān)閉模式時(shí)僅為0.1A，且具有5種節(jié)能工作方式。2)高效16位RISC-CPU，27條指令，8MHz時(shí)鐘頻率時(shí)，指令周期時(shí)間為125ns，絕大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期完成;32kHz時(shí)鐘頻率時(shí)，16位MSP430單片機(jī)的執(zhí)行速度高于典型的8位單片機(jī)20MHz時(shí)鐘頻率時(shí)的執(zhí)行速度。3)低電

13、壓供電、寬工作電壓范圍：1.83.6V;4)靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)：兩個(gè)外部時(shí)鐘和一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘;5)低時(shí)鐘頻率可實(shí)現(xiàn)高速通信;6)具有串行在線編程能力;7)強(qiáng)大的中斷功能;8)喚醒時(shí)間短，從低功耗模式下喚醒僅需6s;9)ESD保護(hù)，抗干擾力強(qiáng);10)運(yùn)行環(huán)境溫度范圍為-40+85，適合于工業(yè)環(huán)境。2.3.3傳感器方案一 考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過

14、簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)位的數(shù)字值讀數(shù)方式。此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。2.3.4傳感器方案二 傳感器部分，采用集成溫度傳感器。集成溫度傳感器一般且有具有線性好、精度高、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有材料可選取AD590。AD590 的測(cè)溫范圍為-55+150，能滿足本設(shè)計(jì)的-30150 度測(cè)量要求。根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料：AD590 線性電流輸出為1 A/K,正比于絕對(duì)溫度；AD590 的電源電壓范圍為4V30V，并可承受44V 正向電壓和20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。該方案能完全滿足此設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)，AD590測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏

15、溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合。由于AD590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。 綜合各方面考慮，決定采用MSP430F149單片機(jī)加AD590傳感器讀取溫度。3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1硬件總體框圖MSP430F149傳感器電路電源電路晶振電路復(fù)位電路通信接口電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路圖2.1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖3.2主要器件介紹3.2.1 MSP430F149單片機(jī)單片機(jī)引腳圖如圖3.2.1所示：58腳RST/NMI 為430單片機(jī)的復(fù)位引腳（低電平有效）。1腳DVCC、63腳DVSS 為數(shù)字電源接口。64腳AVCC

16、、62腳AVSS 為模擬電源接口。注意：MSP430系列單片機(jī)的供電電壓為1.8V3.6V。32腳UTXD0、33腳URXD0 的第二功能為MSP430F149單片機(jī)兩路串口通訊接口中的第一路。 34腳UTXD1、35腳URXD1 的第二功能為MSP430F149單片機(jī)兩路串口通訊接口中的第二路。29腳SIMO0，30腳SOMI0，31腳UCLK0 的第二功能為MSP430F149單片機(jī)兩路SPI通訊接口中的第一路。45腳SIMO1，46腳SOMI1，47腳UCLK1 的第二功能為MSP430F149單片機(jī)兩路SPI通訊接口中的第二路。48腳 的第二功能為MSP430F149單片機(jī)MCLK（主

17、系統(tǒng)時(shí)鐘）的輸出端圖3.2.1 MSP430F149單片機(jī)引腳圖49腳的第二功能為MSP430F149單片機(jī) SCLK（子系統(tǒng)時(shí)鐘）的輸出端50腳的第二功能為MSP430F149單片機(jī) ACLK（輔系統(tǒng)時(shí)鐘）的輸出端。52腳、53腳為外部高頻時(shí)鐘晶振輸入端（程序中說明一般用XT2CLK或HF XTAL表示）。8腳、9腳為外部低頻時(shí)鐘晶振輸入端（程序中說明一般用LFXTICLK表示）。59腳TA0，60腳TA1，61腳TA2，2腳A3，3腳A4，4腳A5，5腳A6，6腳A7 的第二功能為8路的內(nèi)部12位ADC模擬電壓輸入端口。54腳TDO/TDI，55腳TDI/TCLK，56腳TMS，57腳TC

18、K 為JTAG接口（同時(shí)擁有仿真器和編程器的功能），用于下載程序并實(shí)現(xiàn)硬件在線仿真。I/O口的操作P1P6的公有寄存器位為PXSEL，PXDIR，PXOUT，PXIN。其中P1，P2相對(duì)于P3，P4 ，P5，P6還多出了3個(gè)寄存器PXIE，PXIES，PXIFG，這三個(gè)寄存器是用于設(shè)置開啟P1，P2的外部觸發(fā)中斷使用的（其中X可以為1，2，3，4，5，6）。以下各寄存器功能介紹（以P3.4為例）：P3SEL用于功能選擇，當(dāng)其置0選擇的是普通I/O口功能，置1選擇的是第二功能；比如32腳UTXD0對(duì)應(yīng)P3.4，33腳URXD0對(duì)應(yīng)P3.4P3SEL &= BIT4;/ 該程序是將P3.4

19、置0，此時(shí)該引腳只具有普通I/O口功能P3SEL |= BIT4;/ 該程序是將P3.4置1，此時(shí)該引腳將具有異步串口通信功能；P3DIR是用于設(shè)置I/O口輸出方向的P3DIR &= BIT4; /該程序是將I/O口的方向設(shè)置為輸入（一般用于讀取數(shù)據(jù)時(shí)）P3DIR |= BIT4; /該程序是將I/O口的方向設(shè)置為輸出P3OUT是用于設(shè)置I/O口輸出高低電平的P3OUT &= BIT4; /該程序是使該I/O口輸出高電平P3OUT |= BIT4; /該程序是使該I/O口輸出低電平P3IN是用于讀取外部輸入到該引腳，使用該寄存器前必須將P3DIR置0。3.2.2 AD590傳感

20、器AD590 是電流輸出型的半導(dǎo)體溫度感測(cè)組件，主要特性如下：1.具有線性輸出電流。2.寬廣的操作溫度范圍(-55150)。3.寬廣的工作電壓范圍(+4V+30V)。4.良好的隔離性。 AD590的包裝與等效電路如圖3.2.1所示，AD590封裝形式和基本應(yīng)用電路如圖3.2.2所示，是TO-52 型金屬外殼包裝。他是兩端子的半導(dǎo)體溫度感測(cè)組件，另有一端子是外殼接腳，可接地以減少噪聲干擾。AD590如同一個(gè)隨溫度而改變輸出電流的定電流源，輸出電流與外殼的開氏(K)溫度成正比。開氏溫度與攝氏溫度的單位相等，0等于 273.2K，100等于 373.2K。當(dāng)溫度為 0時(shí)，AD590 的輸出電流是 2

21、73.2A。而溫度為 100時(shí)，輸出電流是 373.2A。溫度每升高 1，輸出電流增加 1A，及溫度系數(shù)為 1A/。圖 3.2.1 AD590包裝與等效電路圖AD590當(dāng)溫度增加 1時(shí)，其輸出電流會(huì)增加1A。即 AD590 的溫度系數(shù)為1A/。所以在T()時(shí)的電流為，而溫度每變化1時(shí)，V2的電壓變化是為，表示溫度每增加1，V2會(huì)增加10mV。在0時(shí)V2就已經(jīng)有電壓存在，其值為，則T()時(shí)，。如圖3.2.3所示，OP7 組成差動(dòng)放大器，電壓增益為。零位調(diào)整 SVR1則用于抵補(bǔ) 0的電壓值，由差動(dòng)放大器的公式可得知，若調(diào)整 SVR1使 V1 的電壓為 2.732V，則 0時(shí)，差動(dòng)放大器的輸出 VO

22、 為 0V。也就是說，若溫度是在 0至 50之間，則差動(dòng)放大器的輸出電壓是在 0V 至 5V 之間，亦即每 0.1V 的輸出代表溫度上升 1。與設(shè)計(jì)要求相符合。圖3.2.2 AD590封裝形式和基本應(yīng)用電路圖3.2.3 差動(dòng)放大器3.3 設(shè)計(jì)過程論述3.3.1 設(shè)計(jì)原理分析單片機(jī)最小系統(tǒng)部分原理圖如圖3.3.1所示：圖3.3.1 單片機(jī)部分原理圖 本部分主要是一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，它的主要功能是完成模數(shù)轉(zhuǎn)換并通過1602顯示器將溫度顯示出來。本程序采用單片機(jī)MSP430的語(yǔ)言編寫，用IAR System公司開發(fā)的IAR Embedded Workbench for MSP430 Kickstar

23、t編譯器編程調(diào)試。進(jìn)入IAR Embedded Workbench集成環(huán)境，然后在該環(huán)境下建立一個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)入源程序編輯界面。在這里進(jìn)行源程序的編輯，編譯結(jié)束后，源文件編譯通過之后，將生成目標(biāo)代碼。最后進(jìn)入CSPY調(diào)試環(huán)境，在CSPY環(huán)境中，分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新等子程序的編程及調(diào)試，通過觀察寄存器的窗口來判斷從AD590數(shù)字溫度計(jì)讀取的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。由于該數(shù)字溫度測(cè)試儀的時(shí)序要求比較嚴(yán)，把握讀寫時(shí)隙才能準(zhǔn)確地測(cè)量出溫度數(shù)值。因此在CSPY工作環(huán)境下，通過觀察程序運(yùn)行的結(jié)果來斷定程序的正確以及準(zhǔn)確度。傳感器基本應(yīng)用電路如圖3.3.2所示：

24、圖3.3.2 基本應(yīng)用電路Vo的值為Io乘上10K,以室溫25而言,輸出值為2.98V(10K×298A)。量測(cè)Vo時(shí),不可分出任何電流,否則量測(cè)值會(huì)不準(zhǔn)。傳感器部分原理圖如圖3.3.3所示：電路分析 AD590的輸出電流I=(273+T)A(T為攝氏溫度),因此量測(cè)的電壓V為(273+T)A ×10K= (2.73+T/100)V。為了將電壓量測(cè)出來又需使輸出電流I不分流出來,我們使用電壓追隨器其輸出電壓V2等于輸入電壓V。 由于一般電源供應(yīng)較多零件之后,電源是帶噪聲的,因此我們使用齊納二極管作為穩(wěn)壓零件,再利用可變電阻分壓,其輸出電壓V1需調(diào)整至2.73V。 接下來我們

25、使用差動(dòng)放大器其輸出Vo為 (100K/10K)×(V2-V1)=T/10V。如果現(xiàn)在為攝氏28度,輸出電壓為2.8V。 V0V1V2圖3.3.3 傳感器部分原理圖3.3.2 軟件程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序主要實(shí)現(xiàn)對(duì)采集來的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行液晶顯示，所以程序有采集模擬信號(hào)、轉(zhuǎn)換和液晶顯示三部分，程序設(shè)計(jì)流程圖如下. 3.3.3 數(shù)據(jù)分析計(jì)算 產(chǎn)生的電流與絕對(duì)溫度成正比，則單片機(jī)采集的電壓值與溫度成正比，單片機(jī)中的模塊轉(zhuǎn)換結(jié)果的計(jì)算公式如下： 其中，等于輸入模擬電壓，為參考電壓的正電壓，為參考電壓的負(fù)電壓（一般取0 V）。 經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)不同室溫情況下輸入模擬電壓與溫度的關(guān)系

26、如下：實(shí)際溫度輸入模擬電壓的值m242.4V室溫282.8V 表一實(shí)際溫度與輸入模擬電壓之間的關(guān)系表達(dá)如下： 其中是實(shí)際溫度與模擬電壓關(guān)系之間的關(guān)系常數(shù)，通過表一計(jì)算可得該系統(tǒng)中。通過該常數(shù)可求得實(shí)際溫度。3.3.4 硬件調(diào)試 電路板制好后，連接各個(gè)模塊，將顯示器接在最小系統(tǒng)板子上。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測(cè)。第一步：目測(cè)。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。第二步：用萬(wàn)用表測(cè)試。先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測(cè)各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。第三步：加電檢測(cè)。給板加電，檢測(cè)所有插座或是器件的電源端是否符合要求的值。

27、第四步：聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥杏脝纹瑱C(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時(shí)，與該元件無(wú)關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個(gè)局部的電路上。當(dāng)各塊電路無(wú)故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對(duì)各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。由近及遠(yuǎn)是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，仍采用去掉

28、無(wú)關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會(huì)定位故障元件了。3.4 設(shè)計(jì)結(jié)果分析及總結(jié)3.4.1 設(shè)計(jì)結(jié)果分析 室內(nèi)溫度顯示數(shù)字溫度計(jì)DS18B20顯示溫度該設(shè)計(jì)顯示溫度誤差23.271923.21.003%25.801825.90.996%27.097726.91.007%30.198530.01.006% 測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)DS18B20顯示室內(nèi)溫度基本一致。測(cè)量結(jié)果如經(jīng)計(jì)算誤差為1%左右，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)用手指捏住AD590傳感器，溫度將立即變化并不斷升高；當(dāng)升高到一定溫度放開手指，溫度將立即下降。根據(jù)這一特性可知此系統(tǒng)能根據(jù)溫度的變化測(cè)量實(shí)時(shí)溫度。3.4.2 設(shè)計(jì)總結(jié)在基于MSP430單

29、片機(jī)的溫度計(jì)的設(shè)計(jì)中，在低功耗設(shè)計(jì)方面，首先是選擇低功耗元件，從單片機(jī)、傳感器和LED顯示器及其驅(qū)動(dòng)電路，都盡量選擇市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品；其次在硬件電路設(shè)計(jì)方面，降低系統(tǒng)工作電壓；再次，是軟件設(shè)計(jì)融入低功耗思想，核心的方法就是在最短的時(shí)間內(nèi)把需要的工作完成，然后立即進(jìn)入休息狀態(tài)，不論在工作還是休息狀態(tài)，立即關(guān)閉不必要的模塊，以最大限度地降低功耗，例如，采樣間歇狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉單片機(jī)內(nèi)部除看門狗定時(shí)器之外的所有模塊，切斷傳感器和放大器的供電，將外部存儲(chǔ)器置于休眠狀態(tài)，只有顯示器處于活動(dòng)狀態(tài)，最大限度地降低了功耗。這些低功耗的措施起到了良好的效果，成功地控制了MSP430單片機(jī)的溫度計(jì)的功耗，使用MS

30、P430為核心構(gòu)成的便攜式系統(tǒng)，MSP430單片機(jī)的溫度計(jì)電池的使用壽命可以比基于一般CPU的系統(tǒng)延長(zhǎng)35倍。在降低成本的措施方面，滿足性能的前提下，盡量選擇低成本元件，溫度測(cè)量采用AD590數(shù)字溫度傳感器，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，十分方便。相比其他的溫度傳感器，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分辨率高、可調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，且無(wú)需硬件同步時(shí)鐘控制。隨著智能化儀器儀表的大量使用，及低功耗高效率的現(xiàn)代化產(chǎn)品要求的提升越來越大。為此，本文采用單片機(jī)MSP430設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)的簡(jiǎn)單方法，無(wú)疑將具有一定的參考價(jià)值。4、致謝 歷時(shí)幾個(gè)周的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)終于接近尾聲。在這段時(shí)間里，我們小組

31、全部成員都各盡其能，每位成員都做出了努力，翻閱了大量的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，也上網(wǎng)查詢了各種MSP430單片機(jī)和AD590溫度傳感器方面的相關(guān)信息，學(xué)到了許多相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)，也認(rèn)識(shí)到自身的眾多不足。 在這次課程設(shè)計(jì)中，我們總結(jié)出最重要的一點(diǎn)是一定要學(xué)以致用，把所學(xué)理論知識(shí)用到實(shí)踐中來。發(fā)明和創(chuàng)造就是這樣產(chǎn)生的。并且，在設(shè)計(jì)與創(chuàng)造的過程中，遇到困難不要?dú)怵H，一定要堅(jiān)持不懈，特別是對(duì)與科學(xué)研究，愛迪生進(jìn)行了九千九百九十九次實(shí)驗(yàn)，才發(fā)明了電燈泡，造福了人類，如果他失敗了九千九百九十八次就放棄了，那就不可能有這樣的成就。偉人畢竟是偉人，作為一名學(xué)生，在學(xué)習(xí)中一定要抱有積極地心態(tài)去對(duì)待學(xué)習(xí)遇到中的問題，不說要

32、像偉人一樣能那么執(zhí)著地去克服困難，但至少要堅(jiān)持完成自己的學(xué)習(xí)任務(wù)，為今后就業(yè)創(chuàng)造好的條件。在這里我們要感謝的是甘老師，在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，甘老師給了我們很大的幫助；他不僅在論文的設(shè)計(jì)和撰寫方面、電路實(shí)物的調(diào)試方面給予了我們極大的幫助和鼓勵(lì)，同時(shí)，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，廣博的理論知識(shí)，豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，務(wù)實(shí)的工作態(tài)度，使我們受益匪淺。我們不僅從他身上學(xué)到了許多科研的方法，還學(xué)會(huì)了很多做人做事的道理，這將使我們終生受益。5、附錄5.1 附錄一（PCB圖）：5.2 附錄二（實(shí)物圖）：5.3 附錄三（程序）：#include <msp430x14x.h>#include "cry16

33、02.h"#include "cry1602.c"#define Num_of_Results 32uchar shuzi = "0123456789."uchar tishi = "Temperature is:"static uint resultsNum_of_Results; void Trans_val(uint Hex_Val); /*主函數(shù)*/void main(void) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; LcdReset(); DispNChar(0,0,15,tishi); Disp1Cha

34、r(11,1,'C'); P6SEL |= 0x01; ADC12CTL0 = ADC12ON+SHT0_8+MSC; ADC12CTL1 = SHP+CONSEQ_2+ADC12DIV_7; ADC12IE = 0x01; ADC12CTL0 |= ENC; ADC12CTL0 |= ADC12SC; _EINT(); LPM0;/*函數(shù)名稱：ADC12ISR功 能：ADC中斷服務(wù)函數(shù)，在這里用多次平均的 計(jì)算P6.0口的模擬電壓數(shù)值參 數(shù)：無(wú) 返回值 ：無(wú)*/#pragma vector=ADC_VECTOR_interrupt void ADC12ISR (void) st