基于MSP430G2553和ds18b20的测温系统Word格式.docx
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5
P2.0
LCD片选信号端
6
P1.x
LCD并行数据输出端
13
P2.5
蜂鸣器报警
16
RST
复位脚
20
GND
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。
表2LCD1602引脚功能说明
VSS
模块的电源地
VDD
模块的电源正端
4
RS(CS)
并行指令/数据选择信号、串行片选信号
R/W(SID)
并行读写选择信号、串行的数据口
E(CLK)
并行使能信号、串行的同步时钟
15
LED_A
背光源正极
LED_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
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。
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。
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
图9实物整体展示图
4.2报警显示和蜂鸣器报警
当温度t>
30℃时蜂鸣器报警,红灯闪亮模拟通风降温。
LCD显示警告。
当温度t<
27℃时蜂鸣器报警,黄灯闪亮模拟加热升温。
当温度27℃<
t<
30℃时LCD实时显示温度。
图10实物调试图
图11实物调试图
5设计心得
通过嵌入式控制系统与应用这门课,通过这门课的学习,我对MSP430G2553有了较为深入的了解。
这门课王老师通过分工合作,同学讲解,同学讨论,以及课后周记总结这样的方式来进行的,不仅提高了自己的自学能力和学习主动性,而且使自己得到了很多方面基本技能的训练。
这次做的设计所需要的知识有很多在书本上是找不到的,而且这些知道并不是像以前一样由老师系统的详细的教授。
所以,这就强迫我去图书馆和网上查阅资料,不过这也培养了我查阅资料的能力,让我受益颇多。
在第一节课上完之后觉得实在是无从下手,根本不知道干什么,对外电路和内电路都十分迷茫,可是后来通过同学之间的分工合作,而且我们先从非常简单的小实验入手,一点一点我就每次可都有了很多收获,通过同学讲解中断,定时器,计数器,捕捉,比较器,PWM,串口,ADC,低功耗,触屏等,我对这些知识能够拿来应用,并能实现基本功能要求,能够把程序弄明白,发现自己会的越来越多,一次课比一次课进步。
通过本次实验,让我对MSP430G2553芯片的输入与输出以及中断查询方式有了一定的了解。
MSP430G2553不像我们之前接触的51单片机可以直接进行位操作,只能运用C语言逻辑运算。
实验虽然很简单,但也费了不少功夫。
首先,对CCS软件操作不熟练,Grace工程可以快速方便地帮助我们配置寄存器,但是自己还不太熟悉。
设置断点和单步调试,是一种很好的找到问题的方法。
而且我学会了多文件编写软件,以后要尽量用多文件操作,把之前写好的程序做成头文件,方便以后调用。
其次,DS18B20是单总线的通讯。
硬件连接较容易,但是时序要求很严格,软件编程一开始,读不出数据。
千方百计地调整时序,精确延时,依旧没有读出温度数据。
查阅大量资料发现,DS18B20的接法不通,会影响到时序问题。
寄生模式和单独电源供电模式,他们的时序一定的区别。
而且电源和地直接接不接10k电阻,时序也不一样的。
这一块废了很大功夫。
最后,MSP430的IO口最大6mA,整个芯片最大电流总和不超过48mA。
然而有源蜂鸣器驱动需要130mA,所以就要加9012NPN三极管来获得大电流。
9012的常温最大输出500mA电流。
6本设计的不足和反思
最为一个温度监控系统,应该加上按钮,当温度异常,蜂鸣器报警时,按下复位按钮,蜂鸣器停止报警,但是红灯继续闪烁。
当故障排除后,红灯灭,系统恢复正常。
如果一分钟后故障没有排除,蜂鸣器再次报警。
检测的实时温度应该通过UART上传到上位机,记录下来。
参考文献
[1]胡大可.MSP430系列超低功耗16位单片机[M].北京航空航天大学出版社,2001.
[2]童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第四版),清华大学出版社,2006.
[3]MSP430G2553DataSheet.
[4]MSP430中文手册.
[5]Op37DataSheet.
[6]MSP430G2系列单片机原理与实践教程.
[7]MSP-EXP430G2系列单片机试验板使用指南.
附录
附一:
元器件及仪器明细表
见另外excel文档。
附二:
实验设计程序
/*
*main.c
*/
#include"
msp430g2553.h"
#include"
LCD1602.h"
DS18b20.h"
intmain(void)
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
P1DIR=0XFF;
P2DIR=BIT0+BIT1+BIT2+BIT3+BIT4+BIT5;
//P2DIR=BIT3+BIT4+BIT5;
unsignedintt;
LCD1602_Init();
DS18b20_Init();
while
(1)
{
P2OUT&
=~BIT3;
//红灯灭
=~BIT4;
//绿灯灭
//P2OUT&
=~BIT5;
//蜂鸣器关
t=get_one_temperature();
if(t>
=300)
P2OUT|=BIT3;
//红灯亮
LCD1602_write_string(1,1,"
warning!
!
"
);
LCD1602_write_string(2,0,"
hig-"
LCD1602_display_temperature(2,4,t);
P2OUT|=BIT5;
//蜂鸣器kai
}
if(t<
=270)
P2OUT|=BIT4;
//绿灯亮
low-"
300&
&
t>
270)
Thetemprature"
is"
}
*DS18b20.H
*
*Createdon:
2015-6-28
*Author:
Administrator
#ifndefDS18B20_H_
#defineDS18B20_H_
/*********************************
**引脚定义**
*********************************/
#defineDQ_1P2OUT|=BIT2
#defineDQ_0P2OUT&
=~BIT2
#defineDQ_inP2DIR&
#defineDQ_outP2DIR|=BIT2
#defineDQ_val(P2IN&
BIT2)
/**********************************
****命令字符定义*****
**********************************/
#defineRead_ROM0x33//读ROM
#defineMatch_ROM0x55//匹配ROM
#defineSkip_ROM0xcc//跳过ROM
#defineSearch_ROM0xf0//搜索ROM
#defineAlarm_Search0xec//告警搜索
#defineConvert_Temperature0x44//温度转换
#defineRead_Scratchpad0xbe//读暂存存储器9字节内容
#defineWrite_Scratchpad0x4e//写暂存存储器,写的是THandTL,接着发送两位数据就可以
**定义变量**
//externunsignedintCheck_val;
//初始化检测变量
//externunsignedintTemp;
//存放温度
//externunsignedintTemp_l;
//存放温度低四位
//externunsignedintTemp_h;
//存放温度高四位
/************************************
****函数定义****
************************************/
externvoidDS18b20_Port_Init(void);
externunsignedintDS18b20_Init(void);
externvoidDS18b20_write_byte(unsignedintdat);
externunsignedintDS18b20_read_byte(void);
externunsignedintget_one_temperature(void);
#endif/*DS18B20_H_*/
*DS18B20.C
/***********************
****DQ接p2.4***
***********************/
voidDS18b20_Port_Init(void)
P2DIR=BIT2;
/*******************************************************************************
DS18b20操作时序:
1.DS18b20初始化
2.对64位ROM进行操作
读ROM
搜索ROM
跳过ROM
告警搜索
3.对寄存器进行操作
包括读取温度……
4.精度默认的为0.0625,无法重新设定,没找到相应的指令
相对应的转换时间为750ms
*******************************************************************************
DS18b20初始化方法:
1主机发送480-960us的低电平,释放总线
2等待15-60us
3检测DQ上是否有低电平出现
有:
复位成功,通常时间为60-240us
无:
复位失败,继续等待
4DQ上出现低电平后,低电平持续15us,然后DS18b20开始对单片机发送的数据进行采样
*******************************************************************************/
unsignedintDS18b20_Init(void)
unsignedCheck_val;
DQ_out;
DQ_0;
__delay_cycles(600);
DQ_1;
__delay_cycles(60);
DQ_in;
_NOP();
if(DQ_val==1)
Check_val=0;
//初始化失败
if(DQ_val==0)
Check_val=1;
//初始化成功
__delay_cycles(10);
__delay_cycles(100);
returnCheck_val;
DS18b20写数据方法:
1DS18b20是“一位一位”的写‘0’和‘1’
2每写一次‘1’或‘0’为一个周期,每个周期约为45-60us
3DQ拉低1us,表示写周期开始,释放总线,让DQ随写入的值变化
4若写1:
DQ拉高至少60us,保证在采样周期内采到的值均为高
5若写0:
DQ拉低至少60us,保证在采样周期内采到的值均为低
6释放总线
*单片机发送数据时,是从写的数据的最高位开始发送*/
voidDS18b20_write_byte(unsignedintdat)
unsignedinti;
for(i=0;
i<
8;
i++)
__delay_cycles
(2);
if(dat&
0X01)
else
dat>
>
=1;
;
/**************************************************************************************************
DS18b20读数据方法:
1DS18b20是“一位一位”的读‘0’和‘1’
2每读一次‘1’或‘0’为一个周期,每个周期约为45-60us
3DQ拉低1us,表示读周期开始,释放总线,让DQ随DS18b20传送的值变化
4若传1:
则检测到高电平,持续时间为60us左右,所以检测一次后要延时60us,再检测下一位传送的数据
5若传0:
则检测到低电平,持续时间为60us左右
**************************************************************************************************
*DS18b20传送数据是从最低位开始传*
*所以单片机在接受数据时,存储变量一共移动8次,将所有数据都接收并回到最高位*/
unsignedintDS18b20_read_byte(void)
unsignedi;
unsignedintbyte=0;
i<
byte>
if(DQ_val)
byte|=0x80;
returnbyte;
当用一个DS18b20进行温度测量时步骤
1.初始化
2.跳过ROM
3.控制寄存器:
温度转换,读取ROM,读取温度低8位,温度高8位
注意的是,一定要初始化两次
unsignedintget_one_temperature(void)//只读取了整数,没读取小数的部分
unsignedintTemp_l=0,Temp_h=0,Temp=0;
floatf_temp;
DS18b20_write_byte(Skip_ROM);
DS18b20_write_byte(Convert_Temperature);
__delay_cycles(500000);
DS18b20_write_byte(Read_Scratchpad);
Temp_l=DS18b20_read_byte();
Temp_h=DS18b20_read_byte();
//Temp_l>
=8;
Temp_h<
<
Temp=Temp_h+Temp_l;
f_temp=Temp*0.0625;
//18b20的分辨率是0.0625
Temp=f_temp*10+0.5;
//乘以10表示小数点后面取一位,加0.5是四舍五入
returnTemp;
//Temp是整型
*LCD1602.H
2015-