MSP430单片机温度单片机课程设计Word格式文档下载.docx
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本次课程设计的目的和意义
课程设计是让我熟练掌握了课本上的一些理论知识,课程设计也是一个学习新知识、巩固加深所学课本理论知识的过程,它培养了我们综合运用知识的能力,独立思考和解决问题的能力。
加深我们对单片机原理与应用课程的理解
设计题目
温度测试系统设计:
利用温度传感器DS18B20和MSP430单片机设计一个温度测试系统,将测试结果(十进制)在LED上显示出来,并定义一个保持按键,当按下该键时,将当前测试值保持不变(按键不动作时为正常测量显示)。
系统的主要功能、作用以及主要技术性能指标
系统的主要功能是单片机实时从温度传感器读取温度数据信息,并在数码管显示,同时扫描是否有保持按键按下,如果按下则不再继续从温度传感器读取温度数据信息,保持温度值不变。
作用是可以实时读取环境中的温度信息,供用户查看,同时当用户需要观察某温度时,可以按下按键保持温度不变。
主要技术指标:
1.基本范围0℃-99℃
2.精度误差小于0.5℃
3.LED数码直读显示
4.扫描按键保持数值
总体设计方案、工作和组成原理
数字温度计设计方案论证
方案一
由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。
方案二
进而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,所以这是非常容易想到,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,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。
从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了方案二。
主控制器
单片机采用MSP430单片机,处理能力强,功耗低,实现该功能仅需一个按键,8位数码管显示,以及DS18B20温度传感器。
显示电路:
显示电路采用8位共阴LED数码管,从P4口输出段码。
图一总体设计框图
温度传感器:
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。
DS18B20的性能特点如下:
●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信;
●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能;
●无须外部器件;
●可通过数据线供电,电压范围为3.0~5.5V;
●零待机功耗;
●温度以9或12位数字;
●用户可定义报警设置;
●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件;
●负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作;
DS18B20内部结构框图如图2所示。
64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号,接着是每个器件的惟一的序号,共有48位,最后8位是前面56位的CRC检验码,这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。
温度报警触发器TH和TL,可通过软件写入户报警上下限。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。
高速暂存RAM的结构为8字节的存储器,结构如图3所示。
头2个字节包含测得的温度信息,第3和第4字节TH和TL的拷贝,是易失的,每次上电复位时被刷新。
第5个字节,为配置寄存器,它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。
DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。
该字节各位的定义如图3所示。
低5位一直为1,TM是工作模式位,用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式,DS18B20出厂时该位被设置为0,用户要去改动,R1和R0决定温度转换的精度位数,来设置分辨率。
温度传感器连接如下图所示,DQ引脚与单片机的P5.3相连:
系统设计
接口电路设计,程序设计(程序框图和程序清单及注释)其他有关的理论分析和计算
接口电路设计:
主控制器MSP430
温度传感器
保持按键
数码管电路
程序框图:
总体设计流程图
读取温度传感器数据流程图
数码管温度显示
程序设计:
//*************************定义引脚**********************************
#defineLED8PORTP2OUT//P2接8个LED灯
#defineLED8SELP2SEL//P2接8个LED灯
#defineLED8DIRP2DIR//P2接8个LED灯
#defineDATAPORTP4OUT//数据口所在端口P4
#defineDATASELP4SEL//数据口功能寄存器,控制功能模式
#defineDATADIRP4DIR//数据口方向寄存器
#defineCTRPORTP6OUT//控制线所在的端口P6
#defineCTRSELP6SEL//控制口功能寄存器,控制功能模式
#defineCTRDIRP6DIR//控制口方向寄存器
#defineDCTR0P6OUT&
=~BIT4//数码管段控制位信号置低
#defineDCTR1P6OUT|=BIT4//数码管段控制位信号置高
#defineWCTR0P6OUT&
=~BIT3//数码管位控制位信号置低
#defineWCTR1P6OUT|=BIT3//数码管位控制位信号置高
#defineKEYPORTP1OUT//按键所在的端口P1
#defineKEYSELP1SEL//控制口功能寄存器,控制功能模式
#defineKEYDIRP1DIR//控制口方向寄存器
#defineKEYINP1IN//键盘扫描判断需要读取IO口状态值
ucharkey=0xFF;
//键值变量
uinttemp_value;
floattruetemp;
uinttemp,A1,A2,A3;
//定义的变量,显示数据处理
//*******************共阴数码管显示的断码表************************
uchartable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
//*******************系统时钟初始化***************************
voidClock_Init()
{
uchari;
BCSCTL1&
=~XT2OFF;
//打开XT2振荡器
BCSCTL2|=SELM1+SELS;
//MCLK为8MHZ,SMCLK为8MHZ
do{
IFG1&
=~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,则继续循环等待
}
//*******************MSP430内部看门狗初始化***********************
voidWDT_Init()
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
//关闭看门狗
//*******************MSP430IO口初始化*****************************
voidPort_Init()
LED8SEL=0x00;
//设置IO口为普通I/O模式,此句可省
LED8DIR=0xFF;
//设置IO口方向为输出
LED8PORT=0xFF;
//P2口初始设置为FF
DATASEL=0x00;
DATADIR=0xFF;
DATAPORT=0xFF;
//P4口初始设置为FF
CTRSEL=0x00;
CTRDIR|=BIT3+BIT4+BIT2;
//设置IO口方向为输出,控制口在P63,P64
CTRPORT=0xFF;
//P6口初始设置为FF
KEYSEL=0x00;
//设置IO口为普通I/O模式,此句可省
KEYDIR=0x0F;
//高四位输入模式,低四位输出模式,外部上拉电阻
KEYPORT=0xF0;
//初始值0xF0
//*************74HC573控制数码管动态扫描键值显示函数******************
voidDisplay_Key(ucharnum)
uchari,j;
j=0x01;
//此数据用来控制位选
8;
i++)//8个数码管依次显示
{
DCTR1;
//控制数码管段数据的74HC573的LE管脚置高
WCTR1;
//控制数码管位的74HC573的LE管脚置高
DATAPORT=~j;
//设置要显示的位,也就是哪一个数码管亮
WCTR0;
//锁存位数据,下面送上段数据以后,就显示出来了
DATAPORT=table[num];
//送要显示的数据,这里是键值
DCTR0;
//锁存段数据,数码管亮一个时间片刻
j=j<
<
1;
//移位,准备进行下一位的显示
delay_us(500);
//显示一个时间片刻,会影响亮度和闪烁性
Close_LED();
//显示完8个数码管后关闭数码管显示,否则可能导致各个数码管亮度不一致
//*****************键盘扫描子程序,采用逐键扫描的方式******************
ucharKey_Scan(void)
ucharkey_check;
ucharkey_checkin;
key_checkin=KEYIN;
//读取IO口状态,判断是否有键按下
key_checkin&
=0xF0;
//屏蔽掉低四位的不确定值
if(key_checkin!
=0xF0)//IO口值发生变化则表示有键按下
delay_ms(20);
//键盘消抖,延时20MS
//再次读取IO口状态
=0xF0)//确定是否真正的有键按下
{
key_check=KEYIN;
//有键按下,读取端口值
switch(key_check&
0xF0)//判断是哪个键按下
case0xE0:
key=1;
break;
case0xD0:
key=2;
case0xB0:
key=3;
case0x70:
key=4;
else
key=0xFF;
//无键按下,返回FF
returnkey;
//******74HC573控制数码管动态扫描显示函数,显示采集到的温度**************
voidDisplay_DS18B20(uintdata_b,uintdata_s,uintdata_g)
3;
i++)//用后3位数码管来显示
j=(j<
1);
DATAPORT=0x00;
//前5位都不显示,送数据00即可
delay_ms
(2);
//开始显示第6位,即十位
//DATAPORT=table[A1];
DATAPORT=table[data_b];
delay_ms
(1);
//开始显示个位
//DATAPORT=table[A2]|0x80;
//显示小数点
DATAPORT=table[data_s]|0x80;
//开始显示小数点后面的数据
//DATAPORT=table[A3];
DATAPORT=table[data_g];
//开始显示温度单位
DATAPORT=0x63;
DATAPORT=0x39;
DATAPORT=0xff;
//************************DS18B20初始化*******************************
unsignedcharDS18B20_Reset(void)//初始化和复位
unsignedchari;
DQ_OUT;
DQ_CLR;
//延时500uS(480-960)
DQ_SET;
DQ_IN;
delay_us(80);
//延时80uS
i=DQ_R;
//延时500uS(保持>
480uS)
if(i)
return0x00;
else
return0x01;
//**********************DS18B20读一个字节函数****************************
unsignedchards1820_read_byte(void)
unsignedcharvalue=0;
for(i=8;
i!
=0;
i--)
value>
>
=1;
delay_us(4);
//*延时4uS
delay_us(10);
//*延时10uS
if(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*/
voidds1820_write_byte(unsignedcharvalue)
//延时4uS
if(value&
0x01)
//延时80uS
//位结束
//********************发送温度转换命令*********************************
/*启动ds1820转换*/
voidds1820_start(void)
DS18B20_Reset();
ds1820_write_byte(0xCC);
//勿略地址
ds1820_write_byte(0x44);
//启动转换
//***********************DS8B20读取温度信息************************
unsignedintds1820_read_temp(void)
unsignedinti;
unsignedcharbuf[9];
ds1820_write_byte(0xBE);
//读取温度
for(i=0;
i<
9;
i++)
buf[i]=ds1820_read_byte();
i=buf[1];
=8;
i|=buf[0];
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
//比如温度本身为27.5度,为了在后续的数据处理程序中得到BCD码,我们先放大到275
//然后在显示的时候确定小数点的位置即可,就能显示出27.5度了
returni;
//*********************温度数据处理函数****************************
voiddata_do(uinttemp_d)
A3=temp_d%10;
//分出百,十,和个位
temp_d/=10;
A2=temp_d%10;
A1=temp_d/10;
//***********************处理温度数据*********************
voidhandletemp()
ds1820_start();
//启动一次转换
ds1820_read_temp();
//读取温度数值
data_do(temp_value);
//处理数据,得到要显示的值
truetemp=0.1*temp_value;
//judgeAlarm();
//判断是否触发警报//已将其添加至按键程序
//***********************显示温度**********************
voidshowtemp()
ucharj;
for(j=0;
j<
j++)
Display_DS18B20(A1,A2,A3);
//显示温度值
}
//delay_ms(100);
//延时100ms
//***************************主程序************************
voidmain(void)
ucharflag1,flag2,flag3,flag4;
//uintkey_store=0x00;
//没有按键按下时,默认显示1
WDT_Init();
//看门狗初始化
Clock_Init();
//时钟初始化
Port_Init();
//端口初始化,用于控制IO口输入或输出
//Close_LED();
//复位D18B20
delay_ms(100);
while
(1)
Key_Scan();
//键盘扫描,看是否有按键按下
if(key!
=0xff)//如果有按键按下,则显示该按键键值1~4
{
switch(key)
case1:
LED8PORT=0xfc;
flag1=1;
flag2=0;
flag3=0;
flag4=0;
//对温度数据处理判断警报,然后显示,handletemp();
showtemp();
case2:
LED8PORT=0xf3;
flag1=0;
flag2=1;
//温度数据处理判断警报,关闭显示,节省电源,handletemp();
Close_LED();
case3:
LED8PORT=0xcf;
flag3=1;
//关闭警报,SOUNDOFF;
handletemp();
case4:
LED8PORT=0x3f;
flag4=1;
//测试警报SOUNDON;
LED8PORT&
=0xff;
//
if(flag1==1)
//handletemp();
showtemp();
if(flag2==1)
handletemp();
if(flag3==1)
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