基于MSP单片机的温湿度检测系统.docx

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基于MSP单片机的温湿度检测系统

摘要

本次设计内容为基于MSP430单片机的温湿度检测系统。

温度和湿度是药房、粮仓、温室大棚等场所的重要的环境因子，本文提出了一种基于MSP430F149单片机的温湿度检测系统设计，该系统设计方案具有测量准确、调试方便、可实时记录信息等特点，并可广泛应用于条件恶劣、人员不便进入的场合。

本次设计以MSP430F149单片机为基础，在分析其工作原理及相应管脚作用的基础上，结合我国现有气候的特点，进行温度、湿度参数的检测系统设计，完成了温湿度检测系统的方案，包括温度检测系统、湿度检测系统，使检测所得的数据量达到生产等环节过程中的精确要求。

温湿度检测系统的控制方案共有5个主要部分；其中包括温度检测系统、湿度检测系统、显示电路、电源电路。

本次设计对温湿度检测系统组态采用美国德州仪器开发的MSP430单片机，并在设计内容里详细介绍了MSP430单片机的相应优势及工作原理。

此次设计共分5章内容，主要包括温湿度检测系统简介、基本硬件介绍、硬件电路设计、软件程序设计等内容，全方位解析温湿度检测系统及其相应显示的方案，根据精度对生产等环节的要求进行各种精度的确定，包括传感器及运算电路，以实现系统最优且安全可靠。

关键词：

MSP430F149单片机；温度检测；湿度检测

Abstract

ThecontentofthisdesignisthehumidityandtemperaturemonitoringsystembasedonMSP430Single-ChipMicrocomputer.Temperatureandhumidityaretwoimportantenvironmentalfactorsinsomeplaceslikepharmacies,granariesandgreenhouses.ThedesignforthehumidityandtemperaturemonitoringsystembasedontheMSP430F149Single-ChipMicrocomputerispresentedinthisthesis.Thedesignofthesystemischaracterizedbyaccuracyinmensuration,convenienceindebuggingandrealtimeinformation-recordingandalsowidelyusedintheplaceswhicharetooharshforpeopletoenter.

ThedesigngroundedontheMSP430F149Single-ChipMicrocomputer,consideringexsitingclimatecharacteristicsinourcountry,isplannedindetectingsystemaboutparametersofhumidityandtemperatureonthepremisethathasanalyzingtheworkingprincipleandpinfunction.Thedesignhascompletedtheschemesofhumidityandtemperaturemonitoringsystem,includingtemperaturedetectingsystemandhumiditydetectingsystem,tomakesurethedatasizeofthedetectioncanmeetthepreciserequestinproductionandotherlinks.Therearefivemajorpartsintheschemeofhumidityandtemperaturemonitoringsystem,comprisingtemperaturedetectingsystem,humiditydetectingsystem,displaycircuitandpowercircuit.ThedesignadoptstheMSP430Single-ChipMicrocomputerconfigurationbyTexasU.SintheconfigurationofhumidityandtemperaturemonitoringsystemandtheadvantagesandtheworkingprincipleofMSP430areintroducedinthedesignindetail.

Thedesignconsistsoffivechapters,includingintroductionoftemperatureandhumiditydetectionsystem,thebasichardware,thehardwarecircuitdesign,softwareprogramming,whichanalyzesthehumidityandtemperaturemonitoringsystemandshownschemesrelated.Italsodeterminestheaccuracyconsideringtheimportanceofexactnessinproduction,includingthesensorandarithmeticcircuit,toachieveoptimizationandreliablenessofthesystem.

Keywords:

MSP430F149;temperaturedetection;humiditydetection

第1章引言

1.1课题的目的和意义

这次毕业设计选题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学知识应用于生产生活当中，掌握温、湿度测量系统设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。

通过对温、湿度测量系统的设计、制作、了解信息采集测试、控制的全过程，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成项目过程中所应具备的基本素质和要求。

培养研发能力，通过对电子电路的设计，初步掌握在给定条件和要求的情况下，如何巧妙合理地去设计系统中的各部分电路，并将它们有序的连接起来。

提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。

温、湿度是工业对象中主要的被控参数之一，当今社会温、湿度的测量与测量系统在生产与生活的各个领域中扮演着越来越重要的角色，大到工业冶金、环境检测、纺织厂、冷冻库、粮仓、医疗卫生等方面，小到浴霸、家庭冰箱、空调、电饭煲等方面都得到了广泛的应用。

例如冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温、湿度都要求严格控制，而单片机温、湿度测量系统使温、湿度测量指标得到了大幅度提高。

其使用量日益增多，其地位和作用也倍显重要。

温、湿度测量系统的广泛应用使得这方面的研究意义颇为必要。

温、湿度测量系统的结构组成，测量原理使用维护等方面的基础内容已成为电子工程技术人员急需了解掌握的必要知识。

MSP430系列单片机是美国德州仪器公司推出的16位超低功耗、高性能产品，它具有处理能力强、运行速度快、资源丰富、开发方便等优点，有很高的性价比，在世界各国已得到广泛的应用，在国内，也已经进人飞速发展阶段，MSP430系列超低功耗16位单片机，越来越受到电子工程师亲睐，并得到广泛应用。

MSP430微控制器Single-ChipMicrocomputer（MicrocontrollerUnit）是TI公司推出的一款具有丰富片上外围的超低功耗16位FLASH型混合信号处理器，本系统使用的MSP430F149有一个串口通信接口，一个带有大量捕获P比较寄存器的16位定时器看门狗，一个模拟电压比较器。

工业仪器大多数工作在野外的环境中，供电方式比较麻烦，所以使仪器的功耗尽可能低是非常必要的。

该系统与传统的温湿度测量器相比，选择了MSP430微控制器，它充分运用各种低功耗设计手段，使芯片的电流极小，在超低功耗时可达0.1mA。

整个系统在平时处于低功耗状态，每隔5min自动从低功耗下唤醒，进行温、湿度和湿度测量，并通过温、湿度和湿度的对应关系，来确定是否启动加热器和加湿器。

其中，温、湿度测量使用单线数字温、湿度传感器DS18B20，其体积小、构成的系统简单、精度高，湿度测量使用湿敏电阻CHR一01，其成本低廉。

所以整个系统与传统的温湿度测量器相比，具有功耗低、性价比高、电路简单、易于实现等特点。

1.2国内、外现状及发展趋势

1.2.1国内现状及发展趋势

我国现代温室技术起步较晚，70年代以来，政府大力发展以塑料大棚、节能日光温室为主的设施农业，促进了农村经济的发展和缓和了蔬菜季节性短缺矛盾。

与此同时，从1979年至1994年，从欧美、日本等国家引进了一系列现代化温室进行实验研究。

引进的温室与我国传统温室比较，其空间大，便于进行机械作业，生产率与资源利用率比较高，为我国温室的发展提供了借鉴作用。

但这些温室也存在着许多不足之处，主要表现在：

价格昂贵，国内农业生产目前难以接受。

缺乏与我国气候特点相适应的温室测控软件。

目前我国引进温室的测控系统大多投资大、运行费用过高，并且测控系统中所侧重考虑的环境参数与我国的气候特点存在矛盾。

测量方式比较简单，软件实现模式固定，不能进行功能扩展。

我国自行开发的温室测控系统其技术水平和调控能力与发达国家还有一定的差距。

而我国综合环境测控技术的研究刚刚起步，目前仍然停留在研究单个或少量环境因子调控技术的阶段，而实际上，温室内的光照度、温度、湿度等环境因素，都是在相互影响、相互制约的状态中对作物的生长产生影响，环境要素的空间变化、时间变化都很复杂。

因此，我们应该根据我国的国情研制出适合我国农业的发展的仪器仪表，并在农业设施中广泛推广。

1.2.2国外现状及发展趋势

1949年，借助于工程技术的发展，美国建成了第一个植物人工气候室，开展了植物对自然环境的适应性和抗御能力的应用研究。

20世纪60年代，生产型的高级温室开始应用于农业生产，奥地利首先建成了番茄生产工厂，70年代后荷兰、日本、美国、英国、以色列等国家的温室园艺迅猛发展，温室设施广泛应用于园艺作物生产、畜牧业和水产养殖业。

随着计算机技术的进步和智能测量理论的发展，近百年来，温室大棚作为设施农业的重要组成部分，其自动测量和管理技术不断得以提高，在世界各地都得到了长足的发展。

特别是二十世纪70年代电子技术的迅猛发展和微型计算机的出现，更使温室大棚环境测量技术产生了革命性的变化。

80年代，随着微型计算机日新月异的进步和价格大幅度下降，以及对温室测量要求的提高，以微机为核心的温室综合环境测量系统，在欧美得到了长足的发展，并迈入了网络化，智能化阶段。

第2章温湿度检测系统简介

2.1温度测量部分

温度检测是整个系统的一个重要的组成部分。

它采用了DS18B20温度传感器进行对温度的测量。

当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10µｓ。

采用3.6V电源供电，DQ端接MSP430F149的P2.5口，并且在DQ端和VDD端加4.7K的上拉电阻，GND端接地。

其主要目的就是对当前环境中的温度数据进行测量，并进行相应的信号转换。