MSP430单片机课程设计

1、文华学院学生课程考查报告考查课程：MSP430单片机应用设计设计题目：基于MSP430单片机的温度测量仪设计专业班级：*学 号：*姓 名：二指导教师：*实验日期：2021年5月8日基于MSP43阴片机的温度测量仪设计摘要MSP430单片机是德州公司最新开发的具有 16位总线带FLASH勺单片机,由 于它的性价比和集成度高,受到广阔技术开发人员的青睐.它的可靠性能比拟好, 增强电干扰运行不受影响,适应工业级的运行环境,在各种行业中都占有重要的 位置,越来越多的领域应用到以单片机为限制核心,用液晶显示作为显示终端的数字化限制设备,通过单片机对被限制对象进行智能限制.MSP430单片机将会在工程技术

2、应用中得到广泛的应用. 而且,它是通向DSP 系列的桥梁,随着自动限制的低功耗化和高速化,MSP430系列单片机将会得到越来越多人的喜爱.通过这次毕业设计,我对 MSP430片机有了完整的了解,并且着重了解了 MSP430F1495片的原理图以及它的工作原理,对内部的硬件资源和自身的汇编 语法进行了实验,把它和DS18B20a度传感器联系在一起实现了温度的测量以及 报警.关键词：MSP430超低功耗；单片机；DS18B20AbstractTexas MSP430 microcontroller is the latest development of a 16-bit bus with FLA

3、SH MCU, due to its cost-effective and highly integrated, by the majority of technology developers of all ages. Its reliability is better, enhancing electrical interference unaffected, adapt industrial-grade operating environment, in a variety of industry occupies an important position in both, appli

4、ed to more and more areas to microcontroller core, with LCD as a digital control display terminal equipment, through the controlled object MCU intelligent control.MSP430 microcontroller applications engineering technology will be widely used. And, it is a bridge leading DSPfamily, with automatic con

5、trol, low power consumption and high speed, MSP430 MCU will get more and more people's favorite.Through this graduation project, I have a complete understanding of the MSP430 microcontroller, and focus on understanding the MSP430F149 chip schematic and it works, and the internal hardware resourc

6、es and their own assembler syntax conducted experiments it and DS18B20 linked to the temperature sensor of the temperature-measuring andalarm.Keywords: MSP430; ultra-low power; SCM; DS18B20一、概述1.1 引言十七世纪是温度计诞生和开展的最初阶段,这个仪器几乎比任何其它仪器都 得到更加广泛的应用.现代历史研究认为最早创造温度计的科学家是伽利略,他 在1592年创造了最早的气体温度计,最早的液体温度计那么是荷兰

7、科学家华伦海 特制造出来的.随着核能,宇航,冶金,低温,材料,微电子学和生物医学等方面的开展, 对于温度测量限制的精度和范围提出了很高的要求,特别是对温度的测量不但要 准确,而且需要读取数值时要更直观,更方便,这样的要求促进了温度测量和控制技术的迅速开展.在如今虽然水银温度计仍是各温度测量的计量标准,可是它 的缺点那么是刻度间隔通常很密,不能准确分辨,读数困难,而且它们的热容量比 较大,这使得到达热平衡所需的时间非常长,因此更难读准,同时,玻璃管易碎,里边的水银有毒,使用起来非常不方便.后来出现了代替水银的有,酒精温度计和金属簧片温度计.它们虽然无毒性, 但是测量精度很低,只能作为一个大概的指

8、示.后来接着又出现了热电阻温度计、 热电偶温度计等温度计.之后随着大规模集成电路技术的提升,又出现了多种集 成的数字化温度传感器.如今随着电子工业的开展,数字仪表的优点有反响速度 快,操作简单,并且对使用环境要求不高,市场上出现越来越多的数字式温度计, 纵观国际上现有的温度计的变化,总趋势是从模拟信号向数字信号转变,相应的体积也在不断的减小,一切向着数字化,智能化限制方向开展.1.2 现状和开展状况温度检测和限制是在工业生产过程中是比拟典型的应用之一,随着传感器在生产生活中的广泛应用,利用新型总线式数字温度传感器来实现对温度的测试, 并且让限制得到更快的开发.在现在的生活中,所用到的家具设备,

9、电器,工业产品等对温度的要求日益 增高,与此同时灵敏的温度限制报警系统已经成为了日常生活中必不可少的产品.例如锅炉,冰箱的温控系统等,都需要用到了这一功能部件. 对此,我这次设计了基于 MSP430F14卵片机的温度检测系统,来模拟现实中的 温度限制系统.此系统的设计和布线简单,体积小,重量轻,结构紧凑,抗干扰 水平比拟强,扩展方便,性价比高,在工厂,大型仓库,智能化的建筑等领域的 多点温度检测系统中有广阔的应用前景.所以在科学技术开展的今天,温度的检测,限制应用于许多行业,随着电子 工业的迅速开展,数字仪表的优点有反响速度快,操作简单,对使用环境要求不 高,市场上出现了越来越多的数字式温度计

10、,实践说明,低功耗,高精度的便携 式数字式温度计使用十分方便,工作状况稳定,待机时间比拟长,已经开始得到 广泛应用.1.3 课题研究的主要内容 本设计的目的是实现基于 MSP43印片机的温度测量仪设计,主要内容有：1、可利用单片机芯片内温度传感器或 DS18B2W线温度传感器.2、5位数字显示显示器可用 LED®®管、LCD1002IE LCD12664S示模块二、系统方案设计2.1 系统组成结构该系统主要由4模块组成,其中包括DS18B20®度传感器,MSP430F14微控 制器,LED显示模块,报警模块4局部组成.由温度传感器负责数据采集,经过 处理器转换后由

11、LED显示模块输出,同时报警模块负责温度报警的上下限,当温 度到达设定值时就会发生报警.其组成框图如下所示：2.2 系统工作流程首先设定温度报警的上下限值,然后由温度传感器进行温度数据的采集,当 微处理器检测到温度超过设定的范围值时就实行报警,提醒用户做相关操作.2.3 系统核心器件选型MSP430F14卵片机,DS18B20S度传感器,液晶显示器2.4 系统硬件主要电路说明2.4.1 数据采集系统电路该系统采用美国DALLAS司生产的单线数字温度传感器 DS18B2峰采集温 度数据,作为单片机MSP43014的温度传感器,该芯片有很多优点,可把温度信 号直接转换成串行数字信号供微机处理.由于

12、每片DS18B2*有唯一的硅串行数,从DS18B20卖出的信息或写入DS18B20勺信息,仅需要一根口线单线接口c 由于该系统采用DS18B20乍为温度采集传感器,这局部电路就比拟简单了,下列图 为温度采集电路.DSlSli.QkVCDS18B20勺读写时序和测温原理和DS1820相同,只是得到的温度值的位数因 分辨率不同而不同,DS18B20勺测温过程中温度的变化对晶振的振荡频率影响非 常的小,会产生脉冲信号送到计数器 1,而且是固定的频率.但高温度的晶振的 振荡频率就会随着温度的变化而产生明显的改变搞温度的晶振所产生的频率会 做为计数器2的脉冲输入.计数器1和温度存放器被预置在-55c所对

13、应的一个 基数值.计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器 1 的预置值减到0时,温度存放器的值将加1,计数器1的预置将重新被装入,计 数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器2计数到0时,停止温度存放器值的累加,此时温度存放器中的数值即为所测 温度.高速缓存器存储器包含一个高速暂存 RA防口一个非易失性的可电擦除的 EP2RA M配置存放器为高速缓存器中的第五个字节, 它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率.后五位一直是1,TM是测试模式位,用于设置DS18B20&工作 模式还是测试模式,在 DS18B2ctt厂时被设置为0,用户不

14、需要去改动,R1和 R0决定温度转换的精度位数6.2.4.2 PL2303下载电路TXD 1Mier RXD K1_M GWDDCDJJCIS W 2HD 土EE EUIAOSO Q5C1 < HL TEST OSELF1L VDD_PLLTKJ MOD "GNDVDD R5T工DM DPrct 4 口H;三TO3V US1YDOGNDPL2303器件内置US皿能限制器,USB收发器,振荡器和带有全部调制解调 器限制信号的UART所以我们只需要外接几个电容就可实现 RS232信号与USB 信号的转换,这样能够方便我们嵌入到各种设备当中. 这些信息的转换全部由器 件自身完成,不需

15、要我们自己动手操作.2.4.3 报警模块蜂鸣器电路VCC3V3WCJV3GXD报警处埋模块相当简单,这里只是简单的在一个I/O 上送出数据来驱动蜂 鸣器,该模块包括数据产生和初始化端口两个局部, 数据的产生局部主要是在输 出端口产生数据,这里不是简单的一个高电平或者是低电平的问题, 而是要有一 定频率的数据才可以,由于只有是交流信号才能够让蜂鸣器发出声. 而不同的周 期信号可以得到不同的频率,那么可以根据信号处理的知识来进行分析 7 oUI2.4.4 LCD1602显示模块电路液晶显示1602利用的是液晶的物理性质,由电压限制其显示区域,可以显 示图形,只要有电源就可以显示图形.液晶显示装置有

16、这不一般的厚度薄,适用 于大规模集成电路的直接驱动,易于实现全彩色显示,这已被广泛应用于笔记本 电脑,数码相机,CD豳动通信工具.在单片机系统中应用晶液显示器作为输出 器件有以下几个优点：1、显示质量高：由于显示器在每一个点在收到信号之后就一直保持那种色彩和亮度,恒定发光,而不像显示器那样出现不断刷新的亮点. 所以液晶显示器 的画面质量很高,一般不会出现闪烁的现象,比传统的显示器画面要胜出一筹.2、数字式接口：显示器全部是数字的,和其他单片机比起来更加的简单可 靠,操作那么也很方便.3、体积很小,重量很轻,i 一般的传统的显示器轻上很多.而液晶显示器通 过电极限制液晶内部的分子状态,从而到达显

17、示的目的8 9.4、功耗低：相对与其他的单片机来说,液晶显示器的功耗主要消耗在驱动 IC上,其他的那么消耗在了内部电极上,因此消耗的电量比其它的传统显示器要 少得多.三、工作原理本设计的原理是：温度采集系统主要通过单线数字温度传感器DS18B20R集得到温度数据,MSP430F14蚱为CPLM温度传感器读取数据,将得到的数据进 行判断然后做相应处理,比方显示或报警.温度传感器通过某种关系的换算, 就 可以得到温度传感器的输出电压,这样单片机通过模拟口采集得到传感器的输出 电压.由于MSP430F14时内集成了 A/D转换通道,这样可以直接将单片机的 A/D 输入通道和传感器的模拟电压输出通道相

18、连接另外系统通过键盘输入来完成对 报警温度上下限的设置,通过显示电路将得到的数据显示出来,当超过设定值时那么会报警.该系统主要有电源及复位模块,温度传感器采集模块,温度报警模块 和显示模块,分别有 P1.0-P1.7 , RESET P2.5, P2.6, P4.0-P4.7 限制.整个系统具有结构简单等特点.温度传感器的采集模块和单片机的数模转换 的通道连接,这样可以使得采集模块的设计简单化, 从而使得设计的程序和模块 简单易懂.其中温度采集和显示模块的很多运算功能是通过单片机的Pl 口来实现的,由于Pl 口中断功能,所以实现起来非常容易,并且也非常适合软件编程. 电源及复位模块主要是为整个

19、系统提供可靠的电源,另外考虑到系统工作需要有复位功能,因此也为系统提供复位信号.四、软件设计程序：include <msp430x14x.h>/延时函数#define CPU_F (double)8000000) /外部高频晶振 8MHZ#define CPU_F (double)32768) /外部低频晶振 32.768KHZ#define delay_us(x) _delay_cycles(long)(CPU_F*(double)x/1000000.0)#define delay_ms(x) _delay_cycles(long)(CPU_F*(double)x/1000.0)

20、/自定义数疝构一 一#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned long单脚限制DS18B20限制脚, #define DQ_IN #define DQ_OUT #define DQ_CLR #define DQ_SET #define DQ_R #define wei_h #define wei_l #define duan_h #define duan_l int temp_value;int temp;显示数据处理P1DIR &= BIT6P1DIR |= BIT6P1OUT

21、 &= BIT6P1OUT |= BIT6P1IN & BIT6P5OUT |=BIT5/P5OUT &=BIT5/P6OUT |=BIT6/P6OUT &=BIT6/ DS18B20 接单片机 P17 口/设置输出/置低电平/置高电平读电平置高电平置低电平置高电平置低电平定义的变量,int A1,A2,A3;/*/系统时钟初始化,外部8M晶振/*void Clock_Init().uchar i;BCSCTL1&=XT2OFF;/ 翻开 XT2振荡器BCSCTL2|=SELM1+SELS; /MCLK 为 8MHZ SMCLfc 8MHZ doIFG1

22、&=OFIFG;/清楚振荡器错误标志for(i=0;i<100;i+)_NOP();while(IFG1&OFIFG)!=0); /如果标志位1,那么继续循环等待IFG1&=OFIFG; /* */ MSP430内部看门狗初始化/* void WDT_Init()(WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / 关闭看门狗)*/初始化IO 口子程序/*void Port_Init()(P5DIR = 0xFF;/设置IO 口方向为输出P4DIR = 0xFF;/P4口初始设置为 FFP6DIR = 0xFF;)/*/DS18B200始化/*unsigned

23、 char DS18B20_Reset(void)/初始化和复位(.unsigned char i;DQ_OUT;DQ_CLR;delay_us(500);/ 延时 500uS(480-960)DQ_SET;DQ_IN;delay_us(80);/ 延时 80uSi = DQ_R;delay_us(500);/ 延时 500uS(保持480uS)if (i) (return 0x00;) else ( return 0x01;)*/DS18B2眯一个字节函数* unsigned char ds1820_read_byte(void) (unsigned char i;unsigned char

24、 value = 0;for (i = 8; i != 0; i-)(value >>= 1;DQ_OUT;DQ_CLR;delay_us(4);/* 延时 4uSDQ_SET;DQ_IN;delay_us(10);/* 延时 10uSif (DQ_R)(value|=0x80;delay_us(60);/* 延时 60uS. return(value);/*/向18B20写一个字节函数/*/*DS18B20字节写入函数*/void ds1820_write_byte(unsigned char value)(一 一unsigned char i;for (i = 8; i !=

25、0; i-)(DQ_OUT;DQ_CLR;delay_us(4);/ 延时 4uSif (value & 0x01)(DQ_SET;)delay_us(80);/ 延时 80uSDQ_SET;/ 位结束value >>= 1; ) ) /* */发送温度转换命令/*/*启动ds1820转换*/void ds1820_start(void).DS18B20_Reset();ds1820_write_byte(0xCC);/勿略地址ds1820_write_byte(0x44);/启动转换)/* */DS8B2岐取温度信息/* * unsigned int ds1820_rea

26、d_temp(void)unsigned int i;unsigned char buf9;勿略地址读取温度DS18B20_Reset();ds1820_write_byte(0xCC);/ds1820_write_byte(0xBE);/for (i = 0; i < 9; i+)bufi = ds1820_read_byte();)一 一i = buf1;i <<= 8;i |= buf0;temp_value=i;temp_value=(uint)(temp_value*0.625);/不是乘以0.0625的原因是为了把小数点后一位数据也转化为可以显示的数据 retur

27、n i;)*/温度数据处理函数/*void data_do(int temp_d)( 一一int A2t;A1=temp_d/100;/分出百,十,和个位A2t=temp_d%100;A2=A2t/10;A3=A2t%10;) /* */主程序/*unsignedcharvoid main(void) (constSeg=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f); else if(A1=zww3) A1=seg3 else if(A1=zww4) A1=seg4 else if(A1=zww5) A1=seg5 else if(A1=

28、zww6) A1=seg6 else if(A1=zww7) A1=seg7 else if(A1=zww8) A1=seg8 else if(A1=zww9) A1=seg9 else A1=A1;constunsignedcharzww=0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09;uchar j;WDT_Init();Clock_Init();Port_Init();输入或输出DS18B20_Reset();while(1)ds1820_start();ds1820_read_temp();data_do(temp_value); /

29、看门狗初始化/时钟初始化/端口初始化,用于限制IO 口/ 复位 D18B20/ 启动一次转换/ 读取温度数值处理数据,得到要显示的值if(A1=zww0) A1=seg0;/ 以下将DS18B2皈馈的数值换成数码管的字符编码以显示else if(A1=zww1) A1=seg1;else if(A1=zww2) A1=seg2;if(A2=zww0) A2=seg0;else if(A2=zww1) A2=seg1 else if(A2=zww2) A2=seg2 else if(A2=zww3) A2=seg3 else if(A2=zww4) A2=seg4 else if(A2=zww5

30、) A2=seg5 else if(A2=zww6) A2=seg6 else if(A2=zww7) A2=seg7 else if(A2=zww8) A2=seg8 else if(A2=zww9) A2=seg9 else A2=A2;if(A3=zww0) A3=seg0;else if(A3=zww1) A3=seg1 else if(A3=zww2) A3=seg2 else if(A3=zww3) A3=seg3 else if(A3=zww4) A3=seg4 else if(A3=zww5) A3=seg5 else if(A3=zww6) A3=seg6 else if(A

31、3=zww7) A3=seg7 else if(A3=zww8) A3=seg8 else if(A3=zww9) A3=seg9 else A3=A3;for(j=0;j<8;j+)P4OUT=A1;duan_h;duan_l;P4OUT=0Xfe;wei_h;wei_l;delay_ms(0.4);P4OUT=A2+BIT7;duan_h;duan_l;P4OUT=0xfd;wei_h;wei_l;delay_ms(0.4);P4OUT=A3;duan_h;duan_l;P4OUT=0xfb;wei_h;wei_l;delay_ms(0.4);P4OUT=0x39;duan_h;du

32、an_l;P4OUT=0xf7;wei_h;wei_l;delay_ms(0.4);P4OUT=0x00; /缺少该句,数码管会有微弱重影,有该句无重影duan_h;duan_l;五、系统调试调试步骤：(1)通过“IAR For MSP430软件导入C语言程序,下载到实验板上进行 相关调试.如下列图所示：(2)用手在其周围扇风,使其周围温度降低,那么发现温度示数减小,如下列图所 示：(3)用手捂住使其温度升高,如下图:六、结束语6.1 遇到的问题及解决方案调试时,系统刚开始启动就进入死循环,这个原因我们分析得知是由于刚开始温度传感器还没来得及感测周围温度,相当于实际的温度值是0,肯定小于原来预

33、定的下限,从而进入死循环,最后在主程序前加一个等待延时程序, 就解决 了这个问题.6.2 心得体会MSP430片机课程设计这门课,让我们充分的得到了锻炼,只有实践才能够 将我们的所学有用武之地.在实验的开始,我们就开始要学习一个完全陌生的软 件IAR,并且让我们熟悉到了不是所有的单片机都需要 Keil软件来变程序的, IAR软件让我们有了全新的熟悉,并且在短时间内学会了简单的运用它.MS库片机是我们第一次接触,但是我们曾学过 51单片机的课设,所以自认为能够运 用自如,结果在实验的过程中就发生了很多问题,代码的编写,每种单片机对应的代码虽然大同小异,但是不小心仔细一些,就会出现很多错误,所以要

34、运用课 上所学,使我们所学有所用,并结合到实践中去；其次小组的配合分工,使我们 更加有效率的做好每一个实验.总的来说,这次的实验让我们更加深入的了解了 MSP430片机的功能和特 点,也体会到了团结合作的乐趣与激情,收获颇多.七、参考文献1、沈建华,杨艳琴,翟骁曙.?MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应 用?.北京：清华大学出版社,20042、李维,郭强.?液晶显示应用技术?.电子工业出版社, 20003、郑敏.?DS18B20®度传感器在温度大枷多路测控技术中的应用?. 四 川：鄂州大学电子工程系,5202114、马云峰.?单片机与数字温度传感器 DS18B20勺接口技术?.山东：潍 坊学院信息与限制工程系,2610415、梅丽凤.?基于 MSP4305制的液晶显示屏设计与实现?.辽宁工业大学信息科学与工程学院,20076、李元斌.?DS18B2O字传感器温度检测显示系统?.湖北：华中科技大学生命学院试验中央,4300741双灯交替闪烁程序设计：#include<msp430x14x.h>void delay(unsigned int n)do(n-);while(n!=0);)void main()WDTCTL=WDTPW+WDTHOL