基于MSP430單片機的智能溫度檢測系統設計

2. 1. 2 DS18B20的工作過(guò)程

訪(fǎng)問(wèn)DS18B20的工作順序通常為： 初始化， 發(fā)送ROM 操作命令， 發(fā)送RAM 操作命令。通過(guò)初始化復位工作使主設備知道傳感器DS18B20存在并準備工作。通過(guò)發(fā)送ROM 命令可以知道某個(gè)特定的DS18B20是否存在并且是否超過(guò)溫度警界值。

共有5種ROM操作命令， 分別是讀ROM （ 33H ）、匹配ROM （ 55H ）、搜索ROM （ FOH ）、跳過(guò)ROM（ CCH）、告警搜索命令（ ECH ）。通過(guò)發(fā)送RAM 操作命令， 可以設定電源供電方式， 啟動(dòng)溫度轉化， 讀寫(xiě)DS18B20的暫存區。共有6種功能命令， 分別是轉換溫度（ 44H ）、讀暫存區（ BEH ）、寫(xiě)暫存區（ 4EH ）、復制暫存區（ 48H ）、重調EEPROM （ B8H ）、讀電源供電方式（ B4H ）。每條命令有不同代碼， 在總線(xiàn)上傳送時(shí)， 由器件根據接收的命令代碼完成相應的操作。因此DS18B20的單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的， 它有嚴格的時(shí)序要求。

2. 2 MSP430F149

本設計的主控芯片采用美國德州儀器公司的16位帶FLASH 單片機MSP430F149。它具有處理能力強、運行速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。其工作電壓為1. 8V ~ 3. 6V; CPU 運行正交的精簡(jiǎn)指令集。片內寄存器數量多。存儲器可實(shí)現多種運算。

MSP430F149中斷源較多并可任意嵌套， 系統處于省電狀態(tài)， 用中斷請求喚醒只需6 微秒。它還具有豐富的外圍器件。其16位定時(shí)器T imerA具有4種工作模式， 可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)捕獲/比較功能； 48個(gè)可獨立編程的I /O 口； 2 個(gè)串行通信接口微秒ART0與微秒ART1; FLASH 存儲器多達60KB, 擦寫(xiě)次數可達10萬(wàn)次。該款芯片的超低功耗和良好的性能價(jià)格比使其非常適合工業(yè)監控領(lǐng)域。

2. 3 語(yǔ)音報警模塊

對于溫度的超限情況進(jìn)行報警， 系統采用語(yǔ)音報警方式。語(yǔ)音報警由ISD1420 芯片控制， 它具有分段錄放功能， 每次錄放時(shí)間為20S。預先錄制好的溫度語(yǔ)音， 由MSP430單片機判斷被測溫度， 當測量值高出或低于標準值時(shí)放出各自相應的錄音， 從而實(shí)現溫度的報警功能。

2. 4 溫度顯示模塊

液晶顯示模塊HTM 1602A 是基于S6A0069 芯片構建的2行l6列字符型的LCD 液晶顯示模塊， 其字符顯示的分辨率是5 ×8 （即每個(gè)字符是由一個(gè)5× 8的點(diǎn)矩陣構成）。基于S6A0069所編寫(xiě)的控制程序亦可以很方便地應用于其它大部分字符型液晶顯示模塊。因此選用HTM 1602A 模塊顯示系統的測溫結果。

2. 5 數據存儲模塊

系統采用CAT24WC64 作為存儲芯片。

CAT24WC64是一個(gè)64k位串行CMOS EEPROM, 內部含有8192個(gè)8位字節， 具有一個(gè)32 字節寫(xiě)緩沖器， 該器件通過(guò)I2C 總線(xiàn)接口進(jìn)行操作， 有專(zhuān)門(mén)的寫(xiě)保護功能。測溫系統采用CAT24WC64用來(lái)集中記錄單總線(xiàn)上所有溫度傳感器的注冊信息， 即按地址順序存放DS18B20 的64位光刻ROM 序列碼。每個(gè)序列碼占用8字節空間， 系統管理程序會(huì )以8字節為基數計算傳感器注冊碼的地址序號， 并反饋給用戶(hù)作為傳感器的標識號。

2. 6 串口通信接口電路設計

將MSP430F149單片機采集的溫度數據傳輸到上位機， 利用MSP430 單片機的通訊接口連接到RS232串行口接收或發(fā)送數據和指令， 但是單片機的TTL電平和RS232不兼容， 因此使用MAX232進(jìn)行電平轉換， 其接口電路圖如圖3所示。

圖3 MSP430F149與PC機的串行接口電路

MSP430 有兩組通訊接口， UTXD0、URXD0 和UTXD1、URXD1, 這里用的是第一組。MSP430F149單片機3. 3V 的信號由UTXD0出來(lái)輸入到MAX232的T1 IN 腳， 轉換成±15V的信號由T1OUT 送到通訊標準接頭的2腳（ RXD） , ±15V 的信號由通訊標準接頭的3腳（ TXD ）出來(lái)輸入到MAX232 的R1 IN腳， 轉換成±15V 的信號由R10UT 送到單片機的URXDO。