溫度測量系統設計，基于msp430單片機

本文介紹一種應用msp430單片機測量溫度的方法，來(lái)代替傳統教學(xué)中相對落后的熱敏電阻結合電流表的實(shí)驗方法。

1 溫度測量部分

用于測量溫度的溫度敏感元件有很多種，比如熱電偶、熱敏電阻、集成溫度傳感器、數字溫度傳感器等等。本系統采用的是熱敏電阻。熱敏電阻由對溫度非常敏感的半導體陶瓷質(zhì)工作體構成。與一般常用的金屬電阻相比，它有較大的電阻溫度系數，可以獲得較高的溫度分辨率。不同材料制成的熱敏電阻適用的測溫范圍不同，如CuO和MnO2制成的熱敏電阻適用于-70~120℃，適于測量體溫。溫度是模擬量，要把被測的模擬量轉換成數字量，以供單片機處理。為了節約成本，可以通過(guò)斜率A/D轉換來(lái)實(shí)現模數轉換。斜率A/D轉換是利用外接電容的充電和放電來(lái)實(shí)現的。電路連接如圖1所示。

應用msp430的比較器(Comparator_A)和定時(shí)器(Timer_A)，可以測量熱敏電阻的阻值。根據阻值和溫度的對應關(guān)系可以得出待測的溫度，實(shí)現A/D轉換。將Comparator_A的CA0端接外部信號，CA1端接內部參考電壓0.25Vcc.Timer_A工作在捕獲模式，下降沿捕獲，通過(guò)CCI1B捕獲CAOUT.先使P1.2端口輸出高電平，通過(guò)Rref給電容C6充電。充電完畢時(shí)，CA0端電壓高于CA1端電壓，CAOUT輸出1.讀Timer_A的計數值t0，t0=TAR.然后再使P1.2端口輸出低電平，電容C6通過(guò)Rref放電，當CA0端電壓降至 0.25Vcc時(shí)，Comparator_A輸出翻轉，CAOUT輸出0，Timer_A通過(guò)CCI1B捕獲到下降沿，觸發(fā)定時(shí)器中斷，讀出捕獲值 CCR1，t1=CCR1.C6通過(guò)Rref放電到0.25Vcc的時(shí)間time_ref=t1-t0.再對熱敏電阻Rsens充電和放電，同樣測出C6 通過(guò)Rsens放電到0.25Vcc的時(shí)間time_sens.由下面的公式可以計算出熱敏電阻(Rsens)的阻值。

2 溫度顯示部分

MSP430F413帶有液晶驅動(dòng)電路和顯示緩存，通過(guò)對顯存中各位的置位和復位來(lái)使得液晶屏上對應的段顯示或消失，將斜率轉換后得到的數據發(fā)送到顯存，就可以在液晶屏上顯示出測得的溫度。msp430有4種驅動(dòng)方式，選用哪種驅動(dòng)方式由需要驅動(dòng)的液晶段數以及液晶屏的管腳和液晶屏內部電極的排布決定。本系統采用的液晶屏是大連東顯電子有限公司生產(chǎn)的EDS812液晶顯示屏。該顯示屏可以顯示3位數字，有24個(gè)管腳，其中1個(gè)公共極管腳，23個(gè)段極管腳。由于該液晶屏只有1個(gè)公共極，只能采用靜態(tài)驅動(dòng)方式。根據圖2和表1所示的對應關(guān)系連接MSP4 30和EDS812，并將數據寫(xiě)入顯存，即可顯示出測得的溫度。

3 鍵盤(pán)控制部分

鍵盤(pán)是人機對話(huà)的輸入設備，通過(guò)鍵盤(pán)可以設置系統參數，控制系統運行。應用系統的鍵盤(pán)可采用非行列式鍵盤(pán)和行列式鍵盤(pán)。非行列式鍵盤(pán)的硬件電路和執行軟件都比較簡(jiǎn)單，消耗CPU資源少，但只適用于按鍵較少的情況。本系統只有一個(gè)開(kāi)關(guān)鍵和一個(gè)溫度測量鍵，適于采用非行列式鍵盤(pán)。本系統采用輕觸按鍵，它是通過(guò)開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)實(shí)現其功能的。在實(shí)際應用中，的運行速度相對于操作者按鍵的速度來(lái)說(shuō)是非?？斓?，這樣就必須考慮按下按鍵前后的抖動(dòng)問(wèn)題。本系統采用軟件延時(shí)來(lái)消除抖動(dòng)，即當系統檢測到有按鍵按下時(shí)，經(jīng)過(guò)20 ms再次檢測是否該按鍵被按下。如果檢測到該按鍵確實(shí)被按下，則執行該按鍵對應的功能;如果沒(méi)有檢測到該按鍵被按下，則繼續保持待機狀態(tài)。

4 結語(yǔ)

利用以上系統可以精確地測得溫度。不同學(xué)?？梢愿鶕唧w的教學(xué)要求在硬件連接、軟件設計等方面制定具體的實(shí)驗步驟。通過(guò)該實(shí)驗使學(xué)生將基礎課的教學(xué)階段初步掌握集成電路的應用。由本系統構成的實(shí)驗儀器和傳統的實(shí)驗儀器相比較應用了更多的現代科學(xué)技術(shù)，也更接近實(shí)際的儀器設備，可以使學(xué)生將學(xué)校中學(xué)到的知識更好地應用到實(shí)際工作當中。