基于MSP430的温度采集系统设计说明

1、 PAGE26 / NUMPAGES31论文题目： 基于MSP430的温度采集系统设计摘 要温度的采集和控制在各个行业中都占有重要位置，所以温度采集控制仪表具有广泛的应用前景，越来越多的领域应用到以单片机为控制核心，用液晶以与LED数码管为显示终端的数字化控制设备，通过单片机对被控对象进行智能控制。本设计采用MSP430F149微处理器为核心处理器，以DS18B20温度传感器采集实现温度信息的采集和处理，并能实时显示温度信息，并能对温度上下限进行控制，通过键盘设定报警温度，高于或低于报警温度，系统报警。系统硬件由电源与复位模块、温度采集模块、键盘输入模块、显示模块和报警模块六部分组成，软件采用

2、模块化编程思想，采用C51编程语言实现系统功能。通过搭建测试环境，对该系统进行功能测试和指标测试，测试结果表明，该系统的测试结果与实际环境温度相符合，并且温度报警也比较灵敏，除了具有接口电路简单、测量精度高、误差小、可靠性高等特点外，其低成本、低功耗的特点使其拥有更广阔的前景。关键词MSP430F149，温度控制仪（键盘），DS18B20，LED数码管。论文类型应用型Thesis: MSP430-based temperature acquisition system designProfession: Electronic and Information EngineeringStudent

3、s: Wang Yongfei Signature：Instructor: Zhang Xiaoli Signature： AbstractAcquisition and control of the temperature occupy an important position in various industries, so the temperature acquisition and control instrumentation has broad application prospects, more and more areas of application to contr

4、ol core microcontroller, LCD and LED digital tube display terminal of the digital control equipment, and intelligent control of the controlled object by the microcontroller.This design uses the MSP430F149 microprocessor as the core processor, DS18B20 temperature sensor collected temperature informat

5、ion acquisition and processing, and real-time display and control. Via the keyboard to set the alarm temperature, higher or lower than the alarm temperature, the system alarm. This article focuses on the hardware and software programming of the system design process. The hardware has six parts: the

6、power and reset module, the temperature acquisition module, the keyboard input module, display module and alarm module.Up the test environment, the system functional tests and indicators for testing, test results show that the test results is consistent with the actual ambient temperature and the te

7、mperature alarm is also more sensitive in addition to the interface circuit is simple, high accuracy, error , high reliability, low-cost, low power consumption make it more broad prospects.Key words MSP430F149, the temperature control device (keyboard), DS18B20, LED digital tube.Type of Thesis Appli

8、cation目 录TOC o 1-3 h z u TOC o 1-3 f h z u HYPERLINK l _Toc3272880391 绪论 PAGEREF _Toc327288039 h 1HYPERLINK l _Toc3272880401.1课题研究目的与意义 PAGEREF _Toc327288040 h 1HYPERLINK l _Toc3272880411.2课题主要研究容与指标 PAGEREF _Toc327288041 h 2HYPERLINK l _Toc3272880422 测温系统总体设计 PAGEREF _Toc327288042 h 3HYPERLINK l _T

9、oc3272880432.1 系统工作原理 PAGEREF _Toc327288043 h 3HYPERLINK l _Toc3272880442.2 系统工作流程 PAGEREF _Toc327288044 h 3HYPERLINK l _Toc3272880452.3 系统核心器件选型 PAGEREF _Toc327288045 h 3HYPERLINK l _Toc3272880462.4 MSP430F149单片机 PAGEREF _Toc327288046 h 4HYPERLINK l _Toc3272880472.5 单线数字温度传感器DS18B20 PAGEREF _Toc327

10、288047 h 6HYPERLINK l _Toc3272880483 测温系统的硬件设计 PAGEREF _Toc327288048 h 8HYPERLINK l _Toc3272880493.1 电源与复位模块设计 PAGEREF _Toc327288049 h 8HYPERLINK l _Toc3272880503.2 LED显示模块设计 PAGEREF _Toc327288050 h 9HYPERLINK l _Toc3272880513.3键盘输入模块设计 PAGEREF _Toc327288051 h 9HYPERLINK l _Toc3272880523.4温度采集模块设计 P

11、AGEREF _Toc327288052 h 10HYPERLINK l _Toc3272880533.5温度报警模块设计 PAGEREF _Toc327288053 h 12HYPERLINK l _Toc3272880544 测温系统的软件设计 PAGEREF _Toc327288054 h 13HYPERLINK l _Toc3272880554.1 系统软件结构与流程图 PAGEREF _Toc327288055 h 13HYPERLINK l _Toc3272880564.2 LED显示模块程序设计 PAGEREF _Toc327288056 h 15HYPERLINK l _Toc

12、3272880574.3 键盘输入模块程序设计 PAGEREF _Toc327288057 h 15HYPERLINK l _Toc3272880584.4 温度采集模块程序设计 PAGEREF _Toc327288058 h 16HYPERLINK l _Toc3272880594.5 报警模块程序设计 PAGEREF _Toc327288059 h 16HYPERLINK l _Toc3272880604.6 主模块程序设计 PAGEREF _Toc327288060 h 17HYPERLINK l _Toc3272880615 系统测试 PAGEREF _Toc327288061 h 1

13、8HYPERLINK l _Toc3272880625.1 系统硬件调试 PAGEREF _Toc327288062 h 18HYPERLINK l _Toc3272880635.2 系统软件调试 PAGEREF _Toc327288063 h 18HYPERLINK l _Toc3272880645.2.1 IAR开发环境简介 PAGEREF _Toc327288064 h 18HYPERLINK l _Toc3272880655.2.2 软件调试 PAGEREF _Toc327288065 h 19HYPERLINK l _Toc3272880665.2.3 两部分间的联合调试 PAGER

14、EF _Toc327288066 h 19HYPERLINK l _Toc3272880675.3系统结果测试 PAGEREF _Toc327288067 h 19HYPERLINK l _Toc3272880686 总结与展望 PAGEREF _Toc327288068 h 21HYPERLINK l _Toc3272880696.1 总结 PAGEREF _Toc327288069 h 21HYPERLINK l _Toc3272880706.2 展望 PAGEREF _Toc327288070 h 21HYPERLINK l _Toc327288071致 PAGEREF _Toc3272

15、88071 h 23HYPERLINK l _Toc327288072参考文献 PAGEREF _Toc327288072 h 24HYPERLINK l _Toc327288073附录仿真图 PAGEREF _Toc327288073 h 25HYPERLINK l _Toc327288074附录原理图 PAGEREF _Toc327288074 h 26HYPERLINK l _Toc327288075附录实物图 PAGEREF _Toc327288075 h 28HYPERLINK l _Toc327288076附录JTAG仿真器原理图 PAGEREF _Toc327288076 h 2

16、91 绪 论随着电子产业的飞速发展，人类的生活也带来了一场根本性变革，尤其是大规模集成电路的产生，将人类社会带入了一个新的时代。单片机技术由于功能多样化，高可靠性和高性价比，在工业控制，智能化仪表，家用电器等方面得到了很广泛的应用。温度是表征物体冷热程度的物理量，它与人类生活、工农业生产和科学研究有着密切关系。随着科学技术水平的不断提高，温度测量技术也得到了不断的发展。为了确知某一测试对象的温度,我们常常要借助各种仪表和各种手段来获得各种各样的测量结果.但这些 数据中包含有变换误差,设备误差以与在传输过程中引入的各种干扰所造成的误差等. 传统靠人工控制的温度外围电路比较复杂，测量精度较低，需进

17、行温度校准且它们的体积较大，使用不够方便，更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与,外界设备多,成本高, 因而越来越适应不了社会的要求。在对多类型，多通道信号同时进行检测和控制中,传统的测控系统能力有限。如何将计算机与各种设施、设备结合，简化人工操作并实现自动控制，满足社会的需求，成为一个很迫切的问题。1.1课题研究目的与意义温度采集与控制是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量，节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。随着科学技术的发展，由单片集成电路构成的温度传感器的种类越来越多,测量的精度越来越高,响应时间越来越短,因其使用方便,无需变换电路等特点已经得到了广泛的应用,例如:以前常用

18、的 AD590 和 LM35 等,以与现在得到广泛应用 的 DSl820, DS1821 和 DS18B20 等。利用智能化数字式温度传感器以实现温度信息的在线检测，已成为温度检测技术的一种发展趋势。其应用领域越来越广泛。无论在国外还是国，传感器适用围和应用领域正在迅速扩大。本文设计的温度采集报警系统采用具有低功耗的MSP430单片机为主芯片，并利用其自带的A/D转换，温度采集使用单线数字温度传感器DS18B20来实现，显示温度的精度可达0.1度，该显示温度由LED数码管来显示，温度上下限可由不同环境来自行设置。这种由单总线的DS18B20温度传感器由于使用简单方便，也越来越得到人们亲睐。温度

19、是工业生产中常见和最基本的参数之一，在生产过程中常需对温度进行监控。采用单片机进行温度检测、数字显示、信息存储与实时控制。对于提高企业生 产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用，温度采集在工业生产，科学研究中和人们的生活领域中都占有很重要的地位，温度控制失误就会引起生产安全，产品质量，产品产量等一系列问题。为此，我们设计了一种采用 MSP430单片机和DS18B20温度传感器控制的温度采集系统。 采用这种设计的温度采集系统，可进行温度检测、数字显示、信息存储与实时 控制，对于提高企业生产效率节约能源、资源都有重要的作用，具有很大的发展前景。通过本课题的研究与设计，学生独立完成基于MSP43

20、0单片机的硬件设计与软件开发，使其熟悉利用单片机进行系统开发的过程，掌握系统设计的基本方法，增强学生实际动手能力。1.2课题主要研究容与指标本课题主要是设计一种基于MSP430单片机的温度采集报警系统，包括硬件和软件的设计部分。在分析了单线数字温度传感器DS18B20的测温原理的基础上，设计温度采集电路，键盘输入电路，报警以与LED数码管显示电路。然后通过编写各电路的程序，最终完成课设要求。主要技术指标：DS18B20测温围为-55C 到+125C之间，精度为0.1C；MSP430F149单片机采用2个时钟输入，一个32.768KHZ的时钟信号，一个8MHZ的时钟信号。采用150ns的时钟周期

21、，12位的A/D转换器。2 测温系统总体设计2.1 系统工作原理该系统主要由5大模块组成，其中包括DS18B20温度传感器，MSP430F149微控制器，LED显示模块，4X4矩阵键盘输入模块，报警模块5大部分组成。由温度传感器负责数据采集，经微处理器转换后由LED显示模块输出，同时由键盘模块负责输入温度报警的上下限。当到达设定的温度限定值时就报警。其组成框图如下所示：图2.1 组成框图2.2 系统工作流程首先根据所需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围值时就实行报警。2.3 系统核心器件选型MSP430F149单片机，DS18B20温度

22、传感器，1个四位八段LED和1个二位八段LED数码显示管，4x4矩阵键盘。2.4 MSP430F149单片机MSP430 的简介MSP430 系列单片机是美国仪器（TI） 1996 年开始推向市场的一种 16 位超 低 功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器(Mixed Signal Processor)。 MSP430 的功能特性低电源电压围：1.8V至3.6V超低功耗。主动模式：400微安在 1MHz，2.2V。待机模式：2.5 微安。关闭模式（RAM 保持）：0.35微安。有 5 种省电模式，唤醒在不到 6 微秒从待机模式16位 RISC 架构，扩展存，125ns 指令周期时间

23、，三通道部 DMA 12 位 A/D 转换器具有部参考，采样保持和自动扫描功能，16位3路TimerA比较寄存器，16位7路TamerB比较寄存器，电源电压监控器可编程电平检测，串行通信接口（USART1 的），选择异步 UART 或同步 SPI 的软件通用串行通信接口。增强型 UART 支持自动波特率检测 IrDA 编码器和解码器同步，处理能力强。MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条核指令以与大量的模拟指令；大量的寄存器以与片数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理

24、指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。MSP430主要特点如下：1） 运算速度快MSP430系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。16位的数据宽度、40ns的指令周期以与多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）。2）超低功耗 其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。首先，MSP430系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V 电压。因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165A左右RAM保持模式下的最低功耗只有0.1A。其次，独特的时钟系统设计。在 MSP430系列中有两

25、个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环（FLL 和FLL+）时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶体振荡器（32768Hz），也可以使用两个晶体振荡器。由系统时钟系统产生 CPU 和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。 3）片资源丰富 MSP430系列单片机的各系列都集成了较丰富的片外设。它们分别是看门狗、模拟比较器A、定时器A0（Timer_A0）、定时器A1（Timer_A1）、定时器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位- ADC、DMA、I/O端口、基本定

26、时器（Basic Timer）、实时时钟和USB控制器等若干外围模块的不同组合。另外，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。当系统处于省电的低功耗状态时，中断唤醒只需5s。 4） 方便高效的开发环境 MSP430 系列有 OPT 型、FLASH 型和 ROM 型三种类型的器件，这些器件的开发手段不同。对于 OPT 型和 ROM 型的器件是使用仿真器开发成功之后烧写或掩膜芯片；对于 FLASH 型则有十分方便的开发调试环境，因为器件片有 JTAG 调试接口，还有可电擦写的 FLASH 存储器，因此采用先下载程序到 FLASH ，再在器件通过软件控制程序的运行，由

27、 JTAG 接口读取片信息供设计者调试使用的方法进行开发。这种方式只需要一台 PC 机和一个 JTAG 调试器，而不需要仿真器和编程器。开发语言有汇编语言和C 语言。图2.4 MSP430F149引脚图2.5 单线数字温度传感器DS18B20作为一种数字化温度传感器，DS18B20 测温时无需任何外部元件，可直接输出 912 位（含符号位）的被测温度值，测温围为-55+125；在-10+85围 测量精度为0.5，输出测量分辨率可谓，最高可达 0.0625；支持“单线总线”技术，仅需要占用一个通用 I/O 端口即可完成与单片机的通信；现场温度直接以“单 线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗

28、干扰能力。“单线总线”通信协议简介。“单线总线”是一种在一条总线（这条总线只有一条口线）具有单主机多从机的总线系统，在“单线总线”可挂多个从机系统。为了不引起逻辑上的冲突，所有 从机系统“单线总线”接口都是漏极开路的，多个从机系统输出信号在总线上实现 线与，因此在使用时必须对总线外加上拉电阻。为保证数据的完整性，所有的单线 总线器件都要遵循严格的通信协议。 “单线总线”通信协议定义了复位脉冲、应答脉 冲、写时序和读时序等几种信号类型。所有的单线命令序列（如初始化、ROM 命令、 RAM 命令）都是由这些基本的信号类型组成的。在这些信号中，除了应答脉冲外， 其他均由主机发出，并且发送的所有命令和

29、数据都是字节的低位在前。DS18B20的部结构与管脚分布DS18B20 主要由4部分组成：64 位 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。ROM的作用是使每一个 DS18B20 都各不一样，这样就可以实现一根总线上挂多个 DS18B20 的目的。 高低温报警触发器 TH 和 TL、 配置寄存器均由一个字节的 EEPROM 组成，使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。DS18B20 数字温度计以 9 位数字量形式反映器件的温度值。DS18B20 通过一个 单线接口发送或接受信息，因此在中央微处理器和 DS18B20之间仅需要一条连接线。用于读写和温度转

30、换的电源可以从数据线本身获得，无需无需外部电源。因为每个DS18B20都有一个独特的片序列号，所以用多个DS18B20可以同时连接在一根单线总线上，这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。这一特性在 HVAC 环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以与过程监控和控制等方面非常 有用。 GND：接地 DQ：数据输入/输出脚。对于单线操作：漏极开路 VDD：可选的 VDD 脚。图2.5.1 DS18B20部机构图2.5.2管脚分布DSB18B20各引脚介绍如下：GND为地;DQ为数据输入/输出端;VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地);NC为SOIC封装的，NC为空引脚。3 测温

31、系统的硬件设计3.1电源与复位模块设计整个系统采用5V和3.3V供电，考虑到硬件系统对电源要求具有稳压功能和波纹小等特点，其使用LD1117芯片，将电压输出为3.3V，复位电路采用RC复位电路，但RC复位电路解决不了电源毛刺和电源缓慢下降等问题，所以在MSP430单片机的电路中采用芯片复位将更加理想，由于本系统实现功能简单，考虑到降低成本，最终采用了RC复位电路。其硬件电路原理图如下：图3.1.1 电源连接原理图图3.1.2 复位电路原理图3.2 LED显示模块设计LED显示器是由8只发光二极管构成的8段数码显示显示器。其中ag用于构成7笔字形，DP用于构成小数点。本次设计中采用的是共阳极数码

32、管，当其接低电平时点亮相应LED灯，为了能够更好的驱动数码管采用了三极管放大。其硬件电路原理图如下：图3.2 数码管显示原理图其中共有6位，温度显示由四位八段数码管显示2位整数，1位小数，而二位八段数码管用于功能键显示。其位选端分别与MSP430F149的P3.0P3.5相连，显示端分别与单片机的P4.0P4.7相连。3.3键盘输入模块设计键盘输入电路主要用于输入数据，从而实现人机交互。该系统的键盘设计是采用扫描方式实现的矩阵键盘。其电路原理图如下：图3.3 键盘原理图该矩阵键盘由行线和列线组成，P1.0P1.3为行线，P2.0P2.3为列线。键盘的行线作为键盘的控制输出端，键盘的列线作为键盘

33、的输入端。同时考虑到P1端口和P2端口具有中断功能，因此键盘的处理程序也可以由中断产生。键盘的列线通过上拉电路将两个管脚拉高，这样在没有按键按下的情况下，该两个管脚的电平为高电平，如果有按键按下时，相应的列线管脚为低电平，这时通过设置P1口为中断方式，低电平就出发中断而进入中断服务子程序，从而获得输入的数据。同注意到，键盘的扫描时间是很短的，仅仅几微妙的时间，然而按键的时间一次至少需要几十毫秒，所以只要有键按下的话是都可以被扫描到的，但是按键按下时有一定的时间抖动，需要加入键盘的抖动处理。3.4温度采集模块设计本次系统设计采用的温度转换模块采用的是DS18B20温度传感器，其原理图如下：图3.

34、4 温度采集原理图其只有一个端口要接，与单片机的P5.6口相接，简化了分布式温度传感应用无需外部元件可用数据总线供电，电压围为3.0 V至5.5 V无需备用电源,测量温度围为-55 C至+125 。华氏相当于是-67 F到257华氏度 -10 C至+85 C围精度为0.5 C1）DS18B20的初始化：（1） 先将数据线置高电平“1”。（2） 延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）（3） 数据线拉到低电平“0”。（4） 延时750微秒（该时间的时间围可以从480到960微秒）。（5） 数据线拉到高电平“1”。（6） 延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之产生一个由DS18

35、B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）。（7） 若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒。（8） 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。2）DS18B20的写操作：（1） 数据线先置低电平“0”。（2） 延时确定的时间为15微秒。（3） 按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）。（4） 延时时间为45微秒。（5） 将数据线拉到高电平。（6） 重复上（1）到（6）的操作直到所有的字节全部发送完为止。（7） 最后将数据线

36、拉高。3）DS18B20的读操作：（1）将数据线拉高“1”。（2）延时2微秒。（3）将数据线拉低“0”。（4）延时15微秒。（5）将数据线拉高“1”。（6）延时15微秒。（7）读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理。（8）延时30微秒。3.5温度报警模块设计该部分电路主要是驱动一个蜂鸣器，这样只需要将蜂鸣器的一段接地，另一端与单片机进行相接就可以了，其与单片机的P5.5口相接并且报警指示灯与P5.7口相接，在设计电路中还可以增加一些其他颜色的LED灯，设置不同的温度上下限，能够实现电路的多级报警。其电路原理图如下：图3.5 报警电路原理图4 测温系统的软件设计4.1 系统软件结构与流程图

37、图4.1.1 按键中断服务子程序流程图图4.1.2 DS18B20温度传感流程图图4.1.3 以上为主程序流程图4.2 LED显示模块程序设计本次实验的显示是由LED数码管显示的，而温度传感器返回的是11位的二进制数值，因此又如何把这11位二进制数值转换为数码管的10进制数值是这块程序的重点。经过查阅资料，了解到可以逐位进行转换。一共11位数据，7位作为整数部分，4位作为小数部分，每次取出一位，若为第一位，若为1，则其值为0.0625，因此设置相应的数码管显示，再取出第二位，若为1，则其十进制0.125，累加上去，一次类推，最后完成整个温度的数码转换。同时在显示温度时采用的是动显温度，是通过看

38、门狗定时器来实现的，设置看门狗定时器为1.9ms中断，当时间到达时自动进入中断实现移位显示，由于时间间隔短，因此人眼看上去就像是数码管一起显示的一样。4.3 键盘输入模块程序设计键盘的功能为输入数值，此次设计采用的是4x4矩阵键盘，其功能面板如下：图4.3 键盘布局图其中09为10个数字键；UPSET为上限温度设定选择键，完成上限温度位选功能；DSET为下限温度设定选择键，完成上限温度位选功能；UPS为上限温度设定完成确定键，输入完成后按下；DWS为下限温度输入完成确定键，输入完成后按下；NO为待定功能键，可以根据软件设置不同功能。按键输入程序设计时主要是确定输入的键的键值，然后与预先设定的键

39、码表对照，在用一个选择判断语句switch，选择相应键时即执行相应的操作。在确定键值时用的是行列式扫描法，同时考虑到如果不先按位选键，直接按其他键也会进入按键中断服务子程序，因此特别加入了消除此缺陷的语句，使得在按错键时系统也能执行显示温度的操作，使系统运行更可靠，更稳定。其实现方法如下：default: /实现按其他键时不会出现死循环，无常显示温度 if(presskey11 = 0) & (presskey10 = 0) IE1 |= WDTIE; /看门狗中断使能开 TBCCTL0 |= CCIE; /定时器中断使能开 break;按键程序的主要思想是首先判断是否按下功能选择键，如果按下

40、，则置相应的功能选择键标志为1，然后再判断是否是在功能选择键标志为1（即先按了功能选择键）的情况下再按了数字键，此时才能进入温度设定程序，否则按键无效，正常显示温度。同时温度设定完后将相应的功能选择键标志位归0。4.4 温度采集模块程序设计温度采集模块主要是运用了温度传感器DS18B20，这款温度传感器具有温度转换功能，能通过指令将电压值转换为当前的温度值，同时还可以考虑多个温度传感器一起工作，实现多点的温度采集，而本次系统设计只需要一个就行，因此忽略了取产品ID号的过程，在编程时，主要是根据温度传感器的芯片说明的流程来思考的，通过写入函数Write_18B20（）将相应的指令写进去，同时通过

41、读出函数ReadTemp()将相应的温度数值读出来，返回给系统，从而实现温度的转换和显示。4.5 报警模块程序设计本次报警模块的处理相当简单，有两个部件组成，一个是蜂鸣器，通过I/O口上送出数据来驱动蜂鸣器，而LED灯也是只要通过端口送出数据就可以。此模块包括初始化端口和数据产生两个部分，初始化端口部分只要设置相应的端口为输出方向，数据输出只要执行相应的输出操作即可。同时在扫描检测温度情况是用到了TimerB的中断处理，用3ms中断，每过3ms检测一下温度是否在设定的围，若不在，则实行相应的报警参数设置，返回后，主程序通过判断报警参数实行相应的报警操作。4.6 主模块程序设计主模块程序的设计比

42、较简单，包括端口，键盘，还有时钟的初始化操作，然后用一个While（）循环，此循环实现的是动显温度值，同时用于判断温度报警参数实现温度报警，其他就当相应的中断产生时转到相应的中断服务子程序中执行相应的操作。5 系统测试5.1 系统硬件调试系统的硬件调试先调试电源和复位电路，只要这俩部分能正常工作，就能确保整个系统的供电正常，本设计电源部分采用5V供电，通过LD1117芯片转换为3.3V电压对系统的单片机模块和外围模块以与各外围单元提供工作电压。复位电路实现单片机的初始化。在电源电路和复位电路这俩部分正常工作下，其他模块也都正常无误，这时再进行单片机MSP430F149的调试，如果单片机的晶振能

43、起振的话，则整个硬件的单片机部分没有问题。硬件的其他部分结合软件进行调试。5.2 系统软件调试5.2.1 IAR开发环境简介本设计主要是在IAR开发环境中对程序进行调试和仿真。Embedded Workbench for ARM 是IAR Systems 公司为RAM微处理器开发的一个集成开发环境。与其他的ARM开发环境相比,IAR EWARM具有入门容易、使用方便和代码紧凑等特点。EWARM中包含一个全软件的模拟程序。用户不需要任何硬件支持就可以模拟各种ARM部和外部设备甚至中断的软件运行环境。在运行环境中，单击对话框最上面的按钮（Creat new project in current w

44、orkspace），会出现创建新项目对话框。可以看到可选择的空项目、汇编项目、C+项目、CLID项目与DLIB项目库项目，选中后单机OK按键，出现项目保持对话框。将项目保存到F:MSP430wyf,然后在另存为对话框文件名中输入wyf，单击保存按键，这时出现软件工作主界面，可以看到工作去窗口已经增加了一个项目，该项目已经有了main.c的文件，同时注意上面的下拉列表中出现“Debug”字样，表示该项目为调试版本，由于现在的工作区还没有存盘，所以习惯上在这里选择File-Save workspace来保持工作区文件。当然，即使不保存工作区文件，将来退出应用程序时，软件也会提醒你保存工作区文件。在

45、开始编译文件之前，我们首先对项目的运行环境进行设置。选择Protect-Option或在工作区窗口选择项目后单击右键，选择Option选项，就会弹出设置对话框。用鼠标选择左边标题为Category方框的每一个选项，都会出现一个或多个属性页，根据硬件的实际情况进行正确设置。下面对常用属性页进行简要说明。General Option选项中的属性页target属性页标题为Device的组合框用来选择项目应用的CPU芯片。本设计用MSP430单片机，所以通过下拉列表的小三角找到MSP430F149单片机并选择未设置芯片。在实际应用中可以根据需要进行选择。Output属性页是用来指定输出文件的类型是可执

46、行文件还是库文件同时还可以设置可执行文件、目标文件与列表文件的输出目录。Libray Configuration属性页是用来指定项目应用的那种实时库。本设计主要用C语言编程，使用默认的Normal DLIB实时库就可以了。5.2.2 软件调试 为了能够进行整个系统调试，需要硬件软件结合起来调试，对于不同的硬件部分，在IAR开发环境中分别调用不同的软件模块进行仿真运行，然后将程序写入单片机进行下一步调试。经过整体调试，让整个系统的软件硬件正常运行。5.2.3 两部分间的联合调试 软件和硬件都调试完后，对整个软硬件系统的联调，根据显示的效果去检查硬件电路与显示连接部分的通路，检查动态显示的延时控制

47、。经过这几步的调试，可以得到初步试验效果，再根据一些精度要求去细调使系统更完善。5.3系统结果测试通过搭建不同的测温环境，与基准温度对比的方法对设计的温度计精度进行验证。首先使用精度较高的温度计测得实际温度作为基准温度，然后利用设计好的数字温度计测量实际温度与基准温度进行对比，测试结果如下表所示，通过对比测试结果，发现设计的数字温度计测量的温度与基准温度相差很小，绝对误差不超过0.1，达到了设计精度要求，同时对系统的报警模块进行测试，结果表明当温度达到所设定的温度上下限时报警也比较灵敏。表5.3温度测试对比表总之，通过利用MSP430单片机与DS18B20温度传感的配合对温度的测量，实现了较精

48、确的测温功能。式设计的温度计达到了实际应用要求，在本系统中由于使用的是四位八段LED数码管，所以只保留了一位小数，对精度有一定影响，实际采用DS18B20温度传感，可以读取4位小数，使测量的温度精度更高。6 总结与展望6.1 总结通过这次的设计，我新认识和学习了一种单片机MSP430，总的来说我感觉MSP430单片机资源比51单片机更加丰富功能更强大，但是因为51单片机是最早进入中国的单片机，人们对它在熟悉不过了，再加上我国各方人士的努力，创造了不少适合我们使用的开发工具，多以我认为应该在熟悉使用51单片机的基础上再去了解学习MSP430单片机。这次设计也基本完成了各个功能的实现。温度采集模块用DS18B20来实现，电路简单，价格便宜。本次设计首先主要是查阅MSP430的资料，掌握系统的设计方法，然后根据要求用protel画出原理图，生成PCB板。以下是我在制作PCB板图的时候的一些心得体会：首先在制作PCB板之前要认真检查原理图