以單片機為核心的溫度檢測儀的設計

在壓控振蕩器LM331中，可實(shí)現電壓與頻率之間的轉換。作為一種芯片，它具備如下特點(diǎn)：可自由轉化模擬電壓，將其置換為可實(shí)現遠距離傳輸、可直接輸入計算機、抗干擾能力極強的脈沖串。利用MSP430F149單片機中的Timer模塊，可檢測其輸出頻率大小，以完成A／D之間的轉換功能。在壓控振蕩器LM331中，可使用其溫度補償功能，并具有極強的溫度穩定性。另外，在該器件的脈沖輸出過(guò)程中，可兼容多種邏輯形式，既可采取單電源供電，也可采取雙電源供電，其中基電壓控制在5～40 V范圍內，最大非線(xiàn)性誤差控制在0．01％內。
經(jīng)相關(guān)實(shí)驗證明，壓控振蕩器LM331的電壓與頻率關(guān)系式表示如下：
f0=KVi
式中：K=Rs／(2．09Rt·Ct·RL)；Rs=Rs1+Rs2。
因為MSP430F149是16位的計數器，所以在此設計中就選用的具體參數為：Rs=33 kΩ，Rt=6．8 kΩ，Ct=2 200 pF，RL=100kΩ。由于Rs，Rt，Ct，RL對f0的轉換產(chǎn)生直接影響，其計算結果也會(huì )有所區別。因此，在該組電路中，主要采用精密電阻計算，電容則選用漏電流偏小的云母電容。
LM331的電路原理圖如圖3所示。

2．2．2 通信接口
在MSP430F149中配有通用的通信串行接口，可允許7位、8位串行位流。串行位流主要以預設速率進(jìn)行，且由外部時(shí)鐘確定的速度做出移入或移出動(dòng)作。MSP430F149傳送單片機和上位機之間的數據，應通過(guò)RS 485接發(fā)器進(jìn)行接收或發(fā)送；再通過(guò)嵌入式網(wǎng)關(guān)ATmega128接入以太網(wǎng)，實(shí)現用戶(hù)的遠程訪(fǎng)問(wèn)功能。其中，數據通信方式為全雙工、4線(xiàn)形式，波特率約57 600b／s，通過(guò)MSP430F149單片機中的P口實(shí)現數據的接收與發(fā)送。

2．2．3 鍵盤(pán)顯示
通過(guò)鍵盤(pán)接口，可完成行列掃描。在系統工作過(guò)程中，MCU會(huì )持續查詢(xún)、檢查按鍵是否按下，造成工作效率低下。因此，在設計中，應考慮采取I／O口形式，來(lái)完成鍵盤(pán)輸入的中斷。MSP430F149單片機中P1口和P2口都可以用來(lái)處理外部事件中斷問(wèn)題，與高效率、精確化工作要求正好相符。在MSP430F149單片機中，將鍵盤(pán)接入P2口，極大地提高了工作效率。
在該沒(méi)計中，采取主控制驅動(dòng)支撐顯示單元，通過(guò)HD44780液晶顯示完成整個(gè)工作。這種模塊形式，具有結構緊湊、輕巧，便于裝配等優(yōu)勢，同時(shí)擁有標準化接口，確保各種性能的充分發(fā)揮。除了可以顯示192個(gè)標準字符之外，還可完成8個(gè)自定義特殊字符的顯示。

3 軟件設計
3．1 軟件設計的語(yǔ)言
MSP430F149單片機可以采用C語(yǔ)言編程完成整個(gè)程序設汁工作，其程序設計提高了開(kāi)發(fā)調試效率。由于采用C語(yǔ)言編程，其所產(chǎn)生的文檔資料容易理解，而且便于移動(dòng)使用。C語(yǔ)言編程應用在MSP430系列中時(shí)，與標準C語(yǔ)言編程具有較高兼容性。且在軟件設計過(guò)程中，可選擇模塊化方法，確保程序結構一目了然，對今后系統的進(jìn)一步擴展提供了非常重要的參考作用。
3．2 軟件設計的模塊
在軟件模塊設計中，其主要程序為：主程序、通信模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)處理模塊、Timer計數模塊、A／D轉換模塊等。當系統在工作狀態(tài)下，對程序實(shí)行初始化處理，當完成這一程序后，進(jìn)入巡回模式。如果在此過(guò)程中發(fā)生了中斷事件，則可自動(dòng)判斷中斷源位置，并連接相關(guān)的中斷服務(wù)。軟件流程圖如圖4所示。

4 結語(yǔ)
在該系統中，主要采用鉑電阻Pt100，具備較強的可靠性，且線(xiàn)性度較好，已經(jīng)得到廣泛的應用，在測量環(huán)境的高精密度上發(fā)揮著(zhù)重要的作用。
以MSP430F149為核心的溫度檢測儀對溫度有著(zhù)靈敏的反應，其中用來(lái)采集的控制器具有成本低、功耗低、抗干擾能力很強的特點(diǎn)，可以滿(mǎn)足不同的需要，因此MSP430F149為核心的溫度檢測儀，可以在各種溫度檢測系統中應用。
在現場(chǎng)條件極其惡劣的情況下，MSP430F149系統中采用壓頻間的轉換技術(shù)來(lái)實(shí)現A／D的轉換，避免了直接用MSP430中的A／D轉換引起測量誤差較大的缺點(diǎn)。此設計的創(chuàng )新點(diǎn)就是在工作程序中采用了查表法，這樣可以對測量值進(jìn)行線(xiàn)性化的補償，測量精度得到了提高。