基于MSP430F427单片机高精度智能语音数字温度计的设计

1、 本文由372133376贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 设计研究Sheji Yanjiu 基于 MSP430F427 单片机高精度智能语音 数字温度计的设计 杨效春 （盐城机电高等职业技术学校机电工程系， 江苏 盐城 224001 ） 摘 要： 详细介绍了以 MSP430F427 单片机为核心的温度计的系统结构、 原理、 组成、 主程序流程图， 对温度计的高精度、 智能语音、 数字化 进行了研究。该设计对温度的自动控制智能化具有实际意义。 关键词： MSP430F427； DS18B20； 液晶显示； 语音播报； 声光报警 1 前言

2、 温度控制是科研和实际生产中经常用到的一类控制系统， 为 保障生产的安全进行， 提高产品的质量和数量， 降低工人的劳动强 度， 节省人力、 节约能源等， 常常要实现温度的自动控制。然而， 要 实现高精度的温度自动控制就必须采用计算机控制系统，它可以 实现温度信号的采集、显示及控制等，并可用计算机软件实现升 温、 降温和闭环自动控制。 2 系统结构和原理 系 统 设 计 框 图 如 图 1 所 示 。 系 统 主 要 包 括 16 位 单 片 机 MSP430F427、 温度采集模块 DS18B20、 语音播报模块 ISD1420、 液 晶显示模块 RT1602、 键盘控制和执行机构等几个部分。

3、它能够完 成多点测温， 可整点的或随时地用语音播报温度值和时间， 并可随 月、 星期及时、 秒等信息。 分、 时地显示当前温度及年、 日、 3 系统的组成 MS P 430 F427 单片机 MSP430 系列单片机是美国德州仪器 ） （TI 的一种 16 位的混合 信号处理器 （Mixed Signal Processor ， ） 称之为混合信号处理器。它 具有极低的功耗、 丰富的片内外设和方便灵活的开发手段。 它采用 了精简指令集 （RISC 结构， ） 具有丰富的寻址方式 种源操作数寻 （7 址、 种目的操作数寻址） 简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟 4 、 指令； 大量的寄存器以

4、及片内数据存储器都可参加多种运算； 还有 高效的查表处理指令； 有较高的处理速度， 8 MHz 晶体驱动下 在 指令周期为 125 ns。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。 在运算速度方面， MSP430 系列单片机能在 8 MHz 晶体的驱 动下， 实现 125 ns 的指令周期。16 位的数据宽度、 ns 的指令周 125 期以及多功能的硬件乘法器 （能实现乘加） 相配合， 能实现数字信 号处理的某些算法。 MSP430 系列单片机的中断源较多， 并且可以任意嵌套， 使用 时灵活方便。 当系统处于省电的备用状态时， 用中断请求将它唤醒 只用 6 s。 在使用过程中很方便，外围器件很少。

5、MPS430F427 的 16 位 AD 输入为差动输入， 范围为±600 mV。 内部有放大器， AD 放大的 倍数可以为 1、 4、 16、 倍。 2、 8、 32 DS 18B20 测温模块 采用单总线数字温度传感器 DS18B20 测量温度， 直接输出数 节省硬件电路。且该芯片的物理 字信号。便于单片机处理及控制， 化学性很稳定， 此元件线形性能好， 0100 时， 在 最大线形偏差 小于 1 。DS18B20 的最大特点之一是采用了单总线的数据传输， 它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只 DS18B20 具有一个 独有的不可修改的 64 位序列号，根据序列号可访问不同的

6、器件。 这样一条总线上可以挂接多个 DS18B20 传感器，实现多点温度测 量， 轻松的组建传感网络。 DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出 体积小、 使用方 的一种改进型智能温度传感器， 具有耐磨耐碰性、 便、 封装形式多样， 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 912 位的数字值读数方式。 3.3 音频模块 ISD1420 为美国 ISD 公司出品的优质单片语音录放电路， 由 语音存储单元、 前置放大器、 自动增益控制电路、 抗干扰滤 振荡器、 波器、输出放大器组成。一个最小的录放系统仅由 1 个麦克

7、风、 1 个喇叭、 个按钮、 个电源、 2 1 少数电阻电容组成。录音内容存入永 久存储单元， 提供零功率信息存储， 这个独一无二的方法是借助于 美国 ISD 公司的专利 134 设计研究Sheji Yanjiu 的加速度传感， 可得到活塞的位移、 速度、 加速度分别如图 5、 6、 图 图 7 所示。从图 5 中可以看出活塞的运动行程为 100 mm。图 7 则 分别显示了偏置和对称式曲柄连杆机构的活塞加速度的变化情 况， 可以看出前者的加速度要小一些， 相对应的， 其冲击力也要小 一些。 4 结语 建立发动机曲柄连杆机构的数学模型， 求出各构件位置参数， 利用 simulinksimMec

8、hanics 中的模块，建立动态仿真系统并对其 进行仿真分析。可以看出， 与传统的图解法相比， 这种方法非常简 单，不需要进行一些高级语言编程就能很直观地观察到某机构的 运动状况， 还可通过修改各构件的仿真参数， 得到不同类型的运动 分析 系统， 大大减少了机械设计的工作量。另外本文还通过仿真， 对比了对称式与偏置式 2 种曲柄连杆机构的运动学特性，发现后 者的活塞冲击力比前者要小些。 参考文献 李秀红， 吴风林， 任家骏曲柄滑块机构的运动仿真系统 太原 理工大学学报， ， （ ： ） 姚俊， 马松辉 建模与仿真 西安： 西安电子科技大 学， 薛定宇， 陈阳泉系统仿真技术与应用 北京： 清华大

9、学出版， 20100816 收稿日期： 作者简介： 陈力捷 （1973 ， 广东雷州人， ） 男， 副教授， 硕士， 现任广 东机电职业技术学院机械与电气学院院长， 主要从事汽车专业的教学 和研究工作。 （上接第 134 页） 可操作性强， 也易于读数。 在实际电路中， 与 RT1602 的 D0D7 相接， P2 RW 与单片 RS E 机的 WR 相连接， 与单片机的 RD 相接， 与单片机的 T1 相 接， 控制 RT1602 的显示。 3.7 报警电路 报警电路， 由功放三极 管 9012 及蜂鸣器 BELL 组 成。 当温度传感器检测到的 温度高于温度的上限或低 于温度的下限设定值时， 由 单片机的 P3.4 引脚发出低 9012 三 极 管 导 电平信号， 通，使蜂鸣器发出响声， 发 出声音报警， 以提醒人员注 意温度超出了范围。 能化的集成温度采集芯片 DS18B20，使系统具有极高的集成度和 稳定性， 并且在系统功能扩展上具有极大的潜力， 有良好的应用前 景和科研价值。 参考文献 靳达单片机应用系统开发实例导航北京： 人民邮电出版社， 魏小龙 系列单片机接口技术及系统设计实例 北京： 北京航空航天大学出版社， 金伟正单线数字温度传感器的原理与