MSP430單片機溫度單片機課程設(shè)計--溫度測試系統(tǒng)設(shè)計.doc

課 程 設(shè) 計單片機系統(tǒng)設(shè)計班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 二 一四 年 十一 月 日 課題名稱_溫度測試系統(tǒng)設(shè)計_I、 題目的目的和要求： 利用溫度傳感器和MSP430單片機設(shè)計一個溫度測試系統(tǒng)，將測試結(jié)果(十進制)在LED上顯示出來，并定義一個保持按鍵，當(dāng)按下該鍵時，將當(dāng)前測試值保持不變(按鍵不動作時為正常測量顯示)。溫度顯示格式為：XXX 。II、 設(shè)計進度及完成情況日 期內(nèi) 容11.10選取題目，進行資料搜集和系統(tǒng)分析工作11.14進行單獨程序設(shè)計以及完成單獨接口電路11.16將全部程序綜合并進行整體程序調(diào)試和連接整體接口電路11.18書寫課程設(shè)計報告并寫下相關(guān)問題總結(jié)11.20進行課程設(shè)計答辯，并打印上交III、 主要參考文獻及資料MSP430系列16位低功耗單片機原理及應(yīng)用DS18B20溫度傳感器的使用智能儀器原理及應(yīng)用 目錄I、題目的目的和要求：2II、設(shè)計進度及完成情況2III、主要參考文獻及資料3、 成績評定：3目錄4本次課程設(shè)計的目的和意義5設(shè)計題目6系統(tǒng)的主要功能、作用以及主要技術(shù)性能指標(biāo)7總體設(shè)計方案、工作和組成原理8系統(tǒng)設(shè)計11設(shè)計總結(jié)26作品的使用或操作說明27設(shè)計圖紙或圖表28本次課程設(shè)計的目的和意義課程設(shè)計是讓我熟練掌握了課本上的一些理論知識，課程設(shè)計也是一個學(xué)習(xí)新知識、鞏固加深所學(xué)課本理論知識的過程，它培養(yǎng)了我們綜合運用知識的能力，獨立思考和解決問題的能力。加深我們對單片機原理與應(yīng)用課程的理解設(shè)計題目溫度測試系統(tǒng)設(shè)計：利用溫度傳感器DS18B20和MSP430單片機設(shè)計一個溫度測試系統(tǒng)，將測試結(jié)果(十進制)在LED上顯示出來，并定義一個保持按鍵，當(dāng)按下該鍵時，將當(dāng)前測試值保持不變(按鍵不動作時為正常測量顯示)。溫度顯示格式為：XXX 。系統(tǒng)的主要功能、作用以及主要技術(shù)性能指標(biāo)系統(tǒng)的主要功能是單片機實時從溫度傳感器讀取溫度數(shù)據(jù)信息，并在數(shù)碼管顯示，同時掃描是否有保持按鍵按下，如果按下則不再繼續(xù)從溫度傳感器讀取溫度數(shù)據(jù)信息，保持溫度值不變。作用是可以實時讀取環(huán)境中的溫度信息，供用戶查看，同時當(dāng)用戶需要觀察某溫度時，可以按下按鍵保持溫度不變。主要技術(shù)指標(biāo)：1. 基本范圍0-992. 精度誤差小于0.53. LED數(shù)碼直讀顯示4. 掃描按鍵保持數(shù)值總體設(shè)計方案、工作和組成原理數(shù)字溫度計設(shè)計方案論證方案一 由于本設(shè)計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。方案二 進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。主控制器單片機采用MSP430單片機，處理能力強，功耗低，實現(xiàn)該功能僅需一個按鍵，8位數(shù)碼管顯示，以及DS18B20溫度傳感器。顯示電路： 顯示電路采用8位共陰LED數(shù)碼管，從P4口輸出段碼。圖一總體設(shè)計框圖溫度傳感器： DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下： 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； 多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； 無須外部器件； 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5； 零待機功耗； 溫度以9或12位數(shù)字； 用戶可定義報警設(shè)置； 報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； 負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。64位ROM的結(jié)構(gòu)開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器和，可通過軟件寫入戶報警上下限。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖3所示。頭2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)和的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。低5位一直為1，是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶要去改動，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。溫度傳感器連接如下圖所示，DQ引腳與單片機的P5.3相連：系統(tǒng)設(shè)計接口電路設(shè)計，程序設(shè)計（程序框圖和程序清單及注釋）其他有關(guān)的理論分析和計算接口電路設(shè)計： 主控制器MSP430 溫度傳感器保持按鍵數(shù)碼管電路程序框圖：總體設(shè)計流程圖讀取溫度傳感器數(shù)據(jù)流程圖數(shù)碼管溫度顯示程序設(shè)計：/*定義引腳*#define LED8PORT P2OUT /P2接8個LED燈#define LED8SEL P2SEL /P2接8個LED燈#define LED8DIR P2DIR /P2接8個LED燈#define DATAPORTP4OUT /數(shù)據(jù)口所在端口P4#define DATASEL P4SEL /數(shù)據(jù)口功能寄存器，控制功能模式#define DATADIR P4DIR /數(shù)據(jù)口方向寄存器#define CTRPORT P6OUT /控制線所在的端口P6#define CTRSEL P6SEL /控制口功能寄存器，控制功能模式#define CTRDIR P6DIR /控制口方向寄存器#define DCTR0 P6OUT &= BIT4 /數(shù)碼管段控制位信號置低#define DCTR1 P6OUT |= BIT4 /數(shù)碼管段控制位信號置高#define WCTR0 P6OUT &= BIT3 /數(shù)碼管位控制位信號置低#define WCTR1 P6OUT |= BIT3 /數(shù)碼管位控制位信號置高#define KEYPORT P1OUT /按鍵所在的端口P1#define KEYSEL P1SEL /控制口功能寄存器，控制功能模式#define KEYDIR P1DIR /控制口方向寄存器#define KEYIN P1IN /鍵盤掃描判斷需要讀取IO口狀態(tài)值uchar key=0xFF; /鍵值變量uint temp_value;float truetemp;uint temp,A1,A2,A3; /定義的變量,顯示數(shù)據(jù)處理/*共陰數(shù)碼管顯示的斷碼表*uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/ *系統(tǒng)時鐘初始化*void Clock_Init() uchar i; BCSCTL1&=XT2OFF; /打開XT2振蕩器 BCSCTL2|=SELM1+SELS; /MCLK為8MHZ，SMCLK為8MHZ do IFG1&=OFIFG; /清楚振蕩器錯誤標(biāo)志 for(i=0;i100;i+) _NOP(); while(IFG1&OFIFG)!=0); /如果標(biāo)志位1，則繼續(xù)循環(huán)等待 IFG1&=OFIFG; /*MSP430內(nèi)部看門狗初始化*void WDT_Init() WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /關(guān)閉看門狗/*MSP430IO口初始化*void Port_Init() LED8SEL = 0x00; /設(shè)置IO口為普通I/O模式，此句可省 LED8DIR = 0xFF; /設(shè)置IO口方向為輸出 LED8PORT = 0xFF; /P2口初始設(shè)置為FF DATASEL = 0x00; /設(shè)置IO口為普通I/O模式，此句可省 DATADIR = 0xFF; /設(shè)置IO口方向為輸出 DATAPORT = 0xFF; /P4口初始設(shè)置為FF CTRSEL = 0x00; /設(shè)置IO口為普通I/O模式，此句可省 CTRDIR |= BIT3 + BIT4 +BIT2; /設(shè)置IO口方向為輸出,控制口在P63,P64 CTRPORT = 0xFF; /P6口初始設(shè)置為FF KEYSEL = 0x00; /設(shè)置IO口為普通I/O模式，此句可省 KEYDIR = 0x0F; /高四位輸入模式，低四位輸出模式，外部上拉電阻 KEYPORT= 0xF0; /初始值0xF0/*74HC573控制數(shù)碼管動態(tài)掃描鍵值顯示函數(shù)*void Display_Key(uchar num) uchar i,j; j=0x01; /此數(shù)據(jù)用來控制位選 for(i=0;i8;i+) /8個數(shù)碼管依次顯示 DCTR1; /控制數(shù)碼管段數(shù)據(jù)的74HC573的LE管腳置高 WCTR1; /控制數(shù)碼管位的74HC573的LE管腳置高 DATAPORT=j; /設(shè)置要顯示的位，也就是哪一個數(shù)碼管亮 WCTR0; /鎖存位數(shù)據(jù)，下面送上段數(shù)據(jù)以后，就顯示出來了 DATAPORT=tablenum; /送要顯示的數(shù)據(jù)，這里是鍵值 DCTR0; /鎖存段數(shù)據(jù)，數(shù)碼管亮一個時間片刻 j=j1; /移位，準(zhǔn)備進行下一位的顯示 delay_us(500); /顯示一個時間片刻，會影響亮度和閃爍性 Close_LED(); /顯示完8個數(shù)碼管后關(guān)閉數(shù)碼管顯示，否則可能導(dǎo)致各個數(shù)碼管亮度不一致/*鍵盤掃描子程序，采用逐鍵掃描的方式*uchar Key_Scan(void) uchar key_check; uchar key_checkin; key_checkin=KEYIN; /讀取IO口狀態(tài)，判斷是否有鍵按下 key_checkin&= 0xF0; /屏蔽掉低四位的不確定值 if(key_checkin!=0xF0) /IO口值發(fā)生變化則表示有鍵按下 delay_ms(20); /鍵盤消抖，延時20MS key_checkin=KEYIN; /再次讀取IO口狀態(tài) if(key_checkin!=0xF0) /確定是否真正的有鍵按下 key_check=KEYIN; /有鍵按下，讀取端口值 switch (key_check & 0xF0) /判斷是哪個鍵按下 case 0xE0:key=1;break; case 0xD0:key=2;break; case 0xB0:key=3;break; case 0x70:key=4;break; else key=0xFF; /無鍵按下，返回FF return key;/*74HC573控制數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示函數(shù)，顯示采集到的溫度*void Display_DS18B20(uint data_b,uint data_s,uint data_g) uchar i,j; j=0x01; /此數(shù)據(jù)用來控制位選 for(i=0;i3;i+) /用后3位數(shù)碼管來顯示 DCTR1; WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1); DATAPORT=0x00; /前5位都不顯示，送數(shù)據(jù)00即可 DCTR0; delay_ms(2); DCTR1; /開始顯示第6位,即十位 WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1); /DATAPORT=tableA1; DATAPORT=tabledata_b; DCTR0; delay_ms(1); DCTR1; /開始顯示個位 WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1); /DATAPORT=tableA2|0x80; /顯示小數(shù)點 DATAPORT=tabledata_s|0x80; /顯示小數(shù)點 DCTR0; delay_ms(1); DCTR1; /開始顯示小數(shù)點后面的數(shù)據(jù) WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1); /DATAPORT=tableA3; DATAPORT=tabledata_g; DCTR0; delay_ms(1); DCTR1; /開始顯示溫度單位 WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1); /DATAPORT=tableA3; DATAPORT=0x63; DCTR0; delay_ms(1); DCTR1; /開始顯示溫度單位 WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j480uS) if (i) return 0x00; else return 0x01; /*DS18B20讀一個字節(jié)函數(shù)* unsigned char ds1820_read_byte(void) unsigned char i; unsigned char value = 0; for (i = 8; i != 0; i-) value = 1; DQ_OUT; DQ_CLR; delay_us(4); /*延時4uS DQ_SET; DQ_IN; delay_us(10); /*延時10uS if (DQ_R) value|=0x80; delay_us(60); /*延時60uS return(value);/*向18B20寫一個字節(jié)函數(shù)*/*DS18B20字節(jié)寫入函數(shù)*/void ds1820_write_byte(unsigned char value) unsigned char i; for (i = 8; i != 0; i-) DQ_OUT; DQ_CLR; delay_us(4); /延時4uS if (value & 0x01) DQ_SET; delay_us(80); /延時80uS DQ_SET; /位結(jié)束 value = 1; /*發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令*/*啟動ds1820轉(zhuǎn)換*/void ds1820_start(void) DS18B20_Reset(); ds1820_write_byte(0xCC); /勿略地址 ds1820_write_byte(0x44); /啟動轉(zhuǎn)換/*DS8B20讀取溫度信息*unsigned int ds1820_read_temp(void) unsigned int i; unsigned char buf9; DS18B20_Reset(); ds1820_write_byte(0xCC); /勿略地址 ds1820_write_byte(0xBE); /讀取溫度 for (i = 0; i 9; i+) bufi = ds1820_read_byte(); i = buf1; i = 8; i |= buf0; temp_value=i; temp_value=(uint)(temp_value*0.625); /不是乘以0.0625的原因是為了把小數(shù)點后一位數(shù)據(jù)也轉(zhuǎn)化為可以顯示的數(shù)據(jù) /比如溫度本身為27.5度，為了在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理程序中得到BCD碼，我們先放大到275 /然后在顯示的時候確定小數(shù)點的位置即可，就能顯示出27.5度了 return i;/*溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù)*void data_do(uint temp_d) A3=temp_d%10; /分出百，十，和個位 temp_d/=10; A2=temp_d%10; A1=temp_d/10;/*處理溫度數(shù)據(jù)*void handletemp() ds1820_start(); /啟動一次轉(zhuǎn)換 ds1820_read_temp(); /讀取溫度數(shù)值 data_do(temp_value); /處理數(shù)據(jù)，得到要顯示的值 truetemp=0.1*temp_value; /judgeAlarm(); /判斷是否觸發(fā)警報/已將其添加至按鍵程序/*顯示溫度*void showtemp() uchar j; for(j=0;j100;j+) Display_DS18B20(A1,A2,A3); /顯示溫度值 /delay_ms(100); /延時100ms/*主程序*void main(void) uchar flag1,flag2,flag3,flag4; /uint key_store=0x00; /沒有按鍵按下時，默認顯示1 WDT_Init(); /看門狗初始化 Clock_Init(); /時鐘初始化 Port_Init(); /端口初始化，用于控制IO口輸入或輸出 /Close_LED(); DS18B20_Reset(); /復(fù)位D18B20 delay_ms(100); /延時100ms while(1) Key_Scan(); /鍵盤掃描，看是否有按鍵按下 if(key!=0xff) /如果有按鍵按下，則顯示該按鍵鍵值14 switch(key) case 1: LED8PORT=0xfc;flag1=1;flag2=0;flag3=0;flag4=0;break;/對溫度數(shù)據(jù)處理判斷警報,然后顯示,handletemp();showtemp(); case 2: LED8PORT=0xf3;flag1=0;flag2=1;flag3=0;flag4=0;break;/溫度數(shù)據(jù)處理判斷警報,關(guān)