基于MSP430最小系统的数字温度计论文

目录摘要 (2)绪论 (3)1、电子系统设计任务书 (4)2、总体方案设计 (5)2.1设计要求 (5)2.2选题背景 (5)2.3设计方案选择及论证 (6)2.3.1芯片方案一 (6)2.3.2芯片方案二 (6)2.3.3传感器方案一 (7)2.3.4传感器方案二 (7)3、系统硬件设计 (7)3.1硬件总体框图 (7)3.2主要器件介绍 (8)3.2.1 MSP430F149单片机 (8)3.2.2 AD590传感器 (10)3.3 设计过程论述 (12)3.3.1 设计原理分析 (12)3.3.2 软件程序设计 (14)3.3.3 数据分析计算 (15)3.3.4 硬件调试 (15)3.4 设计结果分析及总结 (16)3.4.1 设计结果分析 (16)3.4.2 设计总结 (16)4、致谢 (17)5、附录 (18)5.1 附录一（PCB图） (18)5.2 附录二（实物图） (19)5.3 附录三（程序） (19)6、参考文献 (21)摘要为了完成课题任务，设计了一种基于低功耗MSP430单片机的数字温度计。

整个系统通过单片机MSP430F149控制AD590读取温度，采用1602显示，温度传感器AD590与单片机之间通过串口进行数据传输。

MSP430系列单片机具有超低功耗，且外围的整合性高，AD590只需一个端口即可实现数信，连接方便。

通过多次实验证明，该系统的测试结果与实际环境温度一致，除了具有据通接口电路简单、测量精度高、误差小、可靠性高等特点外,低成本、低功耗的特点使其拥有更广阔的应用前景。

论述了一种以16位单片机MSP430F149为控制核心,利用电流输出型集成温度传感器AD590实现温度测量的温度检测系统。

详细论述了该系统的硬件组成和软件设计,给出了关键部分的电路图及相应的MSP430F149单片机温度测量程序。

实验结果表明,该温度检测系统具有低成本、可靠性高、结构简单、性能稳定、经济实用等特点,可根据不同需要应用于多种工农业温度检测领域。

关键词：温度测量；MSP430单片机；AD590绪论单片机技术作为计算机技术的一个分支，广泛地应用于工业控制，智能仪器仪表，机电一体化产品，家用电器等各个领域。

学生在课程设计，毕业设计,科研项目中会广泛应用到单片机知识，而且，进入社会后也会广泛接触到单片机的工程项目。

鉴于此，提高“单片机原理及应用”课的教学效果，让学生参与课程设计实习甚为重要。

单片机应用技术涉及的内容十分广泛，如何使学生在有限的时间内掌握单片机应用的基本原理及方法，是一个很有价值的教学项目。

为此，我们进行了“单片机的学习与应用”方面的电子系统设计，锻炼学生的动脑动手以及协作能力。

单片机课程设计是针对模拟电子技术，数字逻辑电路，电路，单片机的原理及应用课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，它包括选择课设任务、软件设计，硬件设计，调试和编写课设报告等实践内容。

通过此次课程设计实现以下三个目标:第一，让学生初步掌握单片机课程的试验、设计方法，即学生根据设计要求和性能约束，查阅文献资料，收集、分析类似的相关题目，并通过元器件的组装调试等实践环节，使最终硬件电路达到题目要求的性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础，毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。

第三，培养学生勤于思考乐于动手的习惯，同时通过设计并制作单片机类产品，使学生能够自己不断地学习接受新知识（如在本课设题目中存在智能测温器件AD590，就是课堂环节中不曾提及的“新器件”），通过多人的合作解决现实中存在的问题，从而不断地增强学生在该方面的自信心及兴趣，也提高了学生的动手能力，对学生以后步入社会参加工作打下一定良好的实践基础。

1、电子系统设计任务书1、电子系统设计（报告）题目：数字温度计2、电子系统设计（报告）工作规定进行的日期：第五周起至第十五周止3、电子系统设计（报告）进行地点：实验室4、电子系统设计（报告）要求：设计一个数字化的温度测量电路，基本要求：①测温范围-30~150℃；②可用于远距离温度测量；③系统功耗小于等于5W。

5、内容：查阅相关文献资料，了解数字温度计程序的原理，能够运用C语言进行数字温度计的设计与制作。

设计基于C语言的数字温度计的控制系统硬件部分，画出控制系统硬件框图，设计数字温度计的控制系统的软件部分，首先根据数字温度计所需的具体功能设计好程序流程图；根据设计的程序流程图写出代码，并进行代码编译的调试。

根据总体的方案设计，包括完成的硬件部分和软件部分来选择合适的元器件；根据硬件电路图进行硬件电路板的制作并调试硬件。

把设计好的软件代码烧入硬件中，然后进行总体调试，直至原先预定要实现的功能完全实现为止。

设计出系统方框图、单元图、原理总图；画出控制程序流程图，以及编写完整的程序代码；撰写硬件系统总体说明、硬件接线图、控制程序、其他附件及图纸。

完成报告的撰写，根据格式要求和范文要求，先把目录确定，再根据目录的章节把具体内容撰写好，以此完成整篇报告。

6、安排表7、组内成员完成任务情况2、总体方案设计2.1设计要求设计一个数字化的温度测量电路，基本要求：a.测温范围-30~150℃；b.可用于远距离温度测量；c.系统功耗小于等于5W。

2.2选题背景随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度要求都有了几何的增长，而如何准确而又迅速获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水品。

在三大信息信息采集（即传感器技术）信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是参透到社会的每一个领域，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，在农业生产也离不开温度测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。

温度是工业对象的一个重要的被控参数。

然而采用的测温元件和测温方法也不相同：产品的工艺不同，控制温度的精度也不同。

传统的控制方式已不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。

近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。

这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变的简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。

本课题设计整个系统通过单片机MSP430F149控制AD590读取温度，采用1602显示。

结构简单，实用性高。

同时，本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。

2.3设计方案选择及论证2.3.1芯片方案一采用AT89S52芯片，AT89S52是一种低功耗，高性能的8位CMOS微控制器，具有8K的可编程Flash存储器。

同时具有AT89S51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。

2.3.2芯片方案二采用MSP430F149单片机，MSP430F149芯片是美国TI公司推出的超低功耗微处理器，有60KB+256字节FLASH，2KBRAM，包括基本时钟模块、看门狗定时器、带3个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器、带7个捕获/比较寄存器和PWM输出的16位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位A/D转换器、2个串行通信接口等模块。

MSP430F149芯片具有如下特点：1)功耗低：电压2.2V、时钟频率1MHz时，活动模式为200μA;关闭模式时仅为0.1A，且具有5种节能工作方式。

2)高效16位RISC-CPU，27条指令，8MHz时钟频率时，指令周期时间为125ns，绝大多数指令在一个时钟周期完成;32kHz时钟频率时，16位MSP430单片机的执行速度高于典型的8位单片机20MHz时钟频率时的执行速度。

3)低电压供电、宽工作电压范围：1.8～3.6V;4)灵活的时钟系统：两个外部时钟和一个内部时钟;5)低时钟频率可实现高速通信;6)具有串行在线编程能力;7)强大的中断功能;8)唤醒时间短，从低功耗模式下唤醒仅需6μs;9)ESD保护，抗干扰力强;10)运行环境温度范围为-40～+85℃，适合于工业环境。

2.3.3传感器方案一考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。

此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

2.3.4传感器方案二传感器部分，采用集成温度传感器。

集成温度传感器一般且有具有线性好、精度高、灵敏度高、体积小、使用方便等优点。

根据实验室现有材料可选取AD590。

AD590 的测温范围为-55℃～+150℃，能满足本设计的-30～150 度测量要求。

根据相关技术资料：AD590 线性电流输出为1μ A/K,正比于绝对温度；AD590 的电源电压范围为4V～30V，并可承受44V 正向电压和20V 反向电压，因而器件反接也不会被损坏。

该方案能完全满足此设计的要求，同时，AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。

由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。

综合各方面考虑，决定采用MSP430F149单片机加AD590传感器读取温度。

3、系统硬件设计3.1硬件总体框图图2.1.1 系统总体设计框图 3.2主要器件介绍3.2.1 MSP430F149单片机单片机引脚图如图3.2.1所示：58脚RST/NMI 为430单片机的复位引脚（低电平有效）。

1脚DVCC 、63脚DVSS 为数字电源接口。

64脚AVCC 、62脚AVSS 为模拟电源接口。

注意：MSP430系列单片机的供电电压为1.8V~3.6V 。

32脚UTXD0、33脚URXD0 的第二功能为MSP430F149单片机两路串口通讯接口中的第一路。