如何使用MSP430单片机设计高精度温度测试系统的资料说明

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上传日期: 2019-03-20

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标签:msp430(1889)控制器(3882)传感器(11332)

  本文旨在设计一个基于MSP430单片机的高精度的温度测试系统,以应用于实际温度测控。有两个主要要求:1.用LCD做显示器。2.微功耗实现。预期成果是使得该系统测温精度达到±0.5℃,测温范围达到0℃-100℃,实现uA级功耗。

  基于上述要求,论文首先介绍了超低功耗16 位单片机MSP430F149和数字温度传感器DS18B20 的基本特性,内部结构和应用,然后结合液晶显示模块MG-12232,画出了PROTEL电路图,PCB图,设计了一个小型测温系统,并写出了相应的程序代码。

  利用MSP430 单片机的超低功耗以及DS18B20 的单线接口方式,实现了整个系统的低功耗,结构简单,性能稳定,经济实用。最后基于集成开发环境IAR Workbench 给出了主要的C430函数。

  温度是一种最基本的环境参数,人民的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。

  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。

  在设计温度检测系统时,通常需要采用电池供电的极低功耗模块。传统的测温手段比较多,但不论是采用分立晶体管、热敏电阻,或者是热电偶,功耗都降不下来,造成诸多不便,因此需要一种超低功耗的温度测量装置。

  本文设计了一种基于数字温度传感器DS18B20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。

  本文介绍了一种极低功耗测温装置的软硬件设计方案,方案采用了MCU、传感器和LCD显示屏,具有功能完善、节能耐用、结构简单、外形小巧、价格低廉等优点。按照该方案制作的测温装置不但可以达到测量要求,而且可以在使用一枚3V电池供电的情况下,连续工作10年以上而不必更换电池。

  下面简单介绍下本系统采用的模块的特点:

  1. MCU

  温度测量装置的关键是控制器和传感器,本方案采用的MCU是美国德州仪器公司(TI)推出的超低功耗16位混合信号处理器(Mixed Signal Processor),具体型号是MSP430F149。

  其功耗(1.8-3.6V,0.1-400uA,250uA/MIPS)和口线输入漏电流(最大50nA)在业界都是最低的,远低于其他系列产品。

  2. 温度传感器

  作为温度测量装置的关键部件—温度传感器,本方案则采用了DALLAS半导体公司推出的数字化温度传感器DS18B20,该传感器采用单总线协议,无须任何外部元件,直接将温度转化成数字信号。

  3. 显示模块

  测温系统的显示器模块则采用了信利公司的液晶模块MG-12232,该模块供电电压的典型值为3V,工作电流的典型值为0.3mA,很适合工作电压为3V的低功耗环境。该模块显示范围为122*32点阵,即能实现“双排汉显”。

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