MSP430单片机的热敏电阻温度测量

MSP430 单片机的热敏电阻温度测量单片机的热敏电阻温度测量 摘要 传统的数字式测量电阻的方法是先将电阻值转换为电信号 如电压 再用 A D 转换 器将其转换为数字信号 因此电路复杂 费用高 本文介绍一种类 R F 转换频率测量温 度的方法 直接把热敏电阻 Rt 接到由 RC 构成的多谐振荡器电路中 用 MSP430 单片机 的捕获功能来获得多谐振荡器输出信号高低电平的脉宽并同时计数 则热敏电阻 Rt 与捕获 高低电平时的计数值的差值成正比关系 查表可得温度值 测量温度一般采用热敏电阻做传感器 测量的方法有 R V 转换电压测量法和 R F 转换 频率测量法 这两种方法的电路复杂且成本高 电路中很多元器件直接影响测量精度 本 文论述一种类 R F 转换频率的测量法 用 NE555 定时器和热敏电阻等器件构成振荡器 由 MSP430 单片机的捕获功能来捕获多谐振荡器输出信号的高低电平并计数 热敏电阻 R t 与捕获高低电平时的计数值的差值成正比关系 该方法电路简单 成本低 系统流程框图 如图 1 所示 1 负温热敏电阻 PT 一 25E2 热敏电阻温度阻值变化曲线如图 2 所示 PSB 型负温热敏电阻由 Co Mn Ni 等过渡金属元素的氧化物组成 经高温烧成半陶瓷 利用半导体毫微米的精密加工工 艺 采用玻璃管封装 耐温性好 可靠性高 反应速度快且灵敏度高 它采用轴向型结构 便于安装 能承受更高温度 且玻璃封装耐高低温 一 50 350 2 MSP430 单片机计数法测温原理 以 NE555 定时器为核心组成典型的多谐振荡器 把被测热敏电阻 Rt 作为定时元件之一 接入电路中 NE555 定时器输出引脚接 MSP430 单片机的 P1 2 脚 Timer A 捕获 CC IlA 输入引脚 系统电路如图 3 所示 由 NE555 工作原理可知 多谐振荡器输出信号 周期性矩形波 的高电平时间 1 个周期 内 为 若控制 MSP430 单片机的定时器 A 计数时钟的频率设置为 f 则捕获到高电平时间内的计 数值为 NH 捕获到低电平时间内的计数值为 NL 所以有 因为 f C1 R1 均为定值 所以 Rt 与 N 成正比 且增大 f 还可以提高测量精度 查表 可得温度值 由上述测量原理可知 误差主要来源为 R1 R2 精度 单片机的定时器和电容器的精 度以及稳定度 这里选用高精度 士 O 001 温度系数小于土 O 3 10 6 的精密金 属箔电阻器 因此当选用高精度 高稳定度的电容器 且单片机的工作频率足够高 就可 以得到较好的测温精度 3 MSP430 单片机捕获原理 捕获计数法的原理如图 4 所示 通过 MSP430 单片机 TACTL 寄存器给定时器 A 设置 一个固定的时钟频率 f 和计数模式 本系统设为连续模式 又知 Timer A 工作在连续计数 模式时 TAR 16 位 计数范围是 0 一 FFFFH 值 定时器 A 连续模式计数启动后 TAR 的 值开始从 O FFFFH 一 O FFFFH 不断重复计数 直至软件控制其停止计数为止 同时设置 TACCTL 寄存器的 CMx CAP CCIE 位 在多谐振荡器输出方波的上升沿和下 降沿都触发捕捉并中断 这样当每次沿到来 进入中断并捕获上升沿和下降沿时刻的值 如 TACCRla TACCRlb TAC CRlc TACCRld 然后用此次捕获的值减去上次捕 获的值即可得高或低电平时间内的计数值 NH NL 例如 NH TACCRlb 一 TACCRla NL TACCRlc 一 TACCRlb 代入式 4 式 5 便可得出 R 的值 查表即得温度值 MSP430F1X 定时器初始化所涉及的寄存器配置如下 TASSELx 4 种时钟源供选择 IDx 4 种预分频选择 MCx TAR 计数模式选择 MCx 11 上升沿和下降沿都捕获 TAIE Timer A 中断使能 为 1 中断使能 CMx 捕获触发信号选择 SCS 捕获同步或异步选择 O 同步 1 异步 CAP 捕获模式选择 O 比较 1 捕获 CCIE 捕获 比较中断选择 为 1 中断使能 4 软件设计 基于 MSP430 单片机捕获中断测温程序流程如图 5 图 6 所示 包括主程序流程 捕获 中断和溢出中断流程 Timer A 初始化代码如下 捕获中断和溢出中断函数代码如下 代入常量 f C1 R2 的值 即可得热敏电阻阻值 通过查表可得温度值 查表温度间 隔一般为 1 如果忽略热敏电阻 1 以内的非线性误差 可以将两摄氏度之间取线性计 算 这样可以得到 O 01 的分辨率 结 语 由测量原理知 被测电阻的阻值越大 测量误差越小 笔者已