基于MSP430的溫控系統設計

溫度的測量和控制在日常生活、生產(chǎn)中廣泛應用愈來(lái)愈廣，在各類(lèi)民用控制、工業(yè)控制以及航空航天技術(shù)方面，也有所體現。比如在很多工作場(chǎng)合，元器件工作溫度指標達不到工業(yè)級或普軍級溫度要求，為了滿(mǎn)足此要求，論文提出了基于MSP430單片機，運用LM35溫度傳感器開(kāi)發(fā)的溫控系統，系統具有體積小、低功耗、可靠性高、低成本的特點(diǎn)。

1 低功耗溫控系統方案設計

溫控電路由傳感器電路、信號調理電路、A／D采樣電路、單片機系統、輸出控制電路、溫度調節電路構成。電路基本工作原理：傳感器電路將感受到的溫度信號以電壓形式輸出到信號調理電路，信號經(jīng)過(guò)調理后輸入到A／D采樣電路，由A／D轉換器將數字量值送給單片機系統，單片機系統根據設計的溫度要求判斷溫度調節電路是否投入工作。文中設計時(shí)以0℃為判別依據，當溫度量值低于或等于0℃時(shí)，溫度調節電路進(jìn)行加溫通。當溫度量值高于0℃時(shí)，電路停止工作。


2 低功耗溫控系統硬件設計

2．1 傳感器電路設計

2．1．1 溫度傳感器的選擇

LM35是National Semiconductor所生產(chǎn)的溫度傳感器，它具有很高的工作精度和較寬的線(xiàn)性工作范圍，LM35比按絕對溫標校準的線(xiàn)性溫度傳感器優(yōu)越行較好。因而，從使用角度來(lái)說(shuō)，LM35無(wú)需外部校準或微調，可以提供±1／4℃的常用溫度精度。

1)工作電壓：直流4～30 V；
2)工作電流：小于133μA；
3)輸出電壓：-1．0～+6 V；
4)輸出阻抗：1 mA負載時(shí)0．1 Ω；
5)精度：0．5℃精度(在+25℃時(shí))；
6)漏泄電流：低功耗，小于60μA；
7)比例因數：線(xiàn)性+10．0 mV／℃；
8)非線(xiàn)性值：±1／4℃；
9)校準方式：直接用攝氏溫度校準；
10)封裝：密封TO-46晶體管封裝或塑料T0～92晶體管封裝；
11)使用溫度范圍：-55～+150℃額定范圍。

2．1．2 傳感器電路設計

傳感器電路采用核心部件是LM35AH，電路如圖2所示，電壓輸出采用差動(dòng)信號方式，由2、3引腳直接輸出，電阻R為18 kΩ普通電阻，D1、D2為1N4148。



2．2 信號調理電路設計

信號調理電路主要完成對傳感器信號放大、濾波和限幅的功能，低功耗系統的輸入通道中采用的前置放大器是TI公司的OPA349。電路如圖3所示，該電路除了放大功能，還具有濾波功能，消除無(wú)關(guān)的交流分量。



2．3 電源模塊設計

由于MSP430型單片機是低功耗的單片機，采用3 V供電，要用專(zhuān)用的電源模塊來(lái)對單片機進(jìn)行供電，故系統單片機的供電模塊是德州儀器公司的TPS76301，這個(gè)電源模塊是表面貼片式的，輸出電壓連續可調，可以輸出1．6～5．0 V的電壓。只有5個(gè)管腳。它可以提供150 mA的電流，電路如圖4所示。

其中，電阻R1和R2上的電流必須是7μA左右，R1選用187 kΩ，R2選擇169 kΩ。

2．4 液晶模塊設計

LCD用于實(shí)時(shí)顯示系統測量值，根據要求系統選用了MG-12232液晶模塊，該模塊供電電壓設計為3 V的低功耗環(huán)境，驅動(dòng)芯片采用SED15 20F9A，具體連接電路如圖5所示。

MSP430單片機通過(guò)P5口與MG-12232的數據總線(xiàn)進(jìn)行連接。

3 系統軟件設計

本系統的軟件設計使用的是適用于MSP430系列的C語(yǔ)言，這種C語(yǔ)言與標準C語(yǔ)言兼容程度很高。開(kāi)發(fā)平臺使用的是IAR公司專(zhuān)為MSP430系列提供的集成調試環(huán)境Embedded Workbench和C語(yǔ)言調試器C-SPY，運用模塊化程序設計思路，進(jìn)行溫控系統的程序開(kāi)發(fā)，系統軟件流程圖如圖6所示。程序主要由主模塊、初始化模塊、AD數據采樣處理模塊、LCD模塊操作、溫控電路調節模塊等部分構成。


4 結束語(yǔ)

基于LM35開(kāi)發(fā)的溫控系統經(jīng)過(guò)反復試驗、測試，工作穩定可靠，具有體積小、靈敏度高、響應時(shí)間短、抗干擾能力強等特點(diǎn)。該系統成本低廉，器件均為常規元件，有很高的工程價(jià)值。