基于msp430单片机的温度测控装置的设计

基于msp430单片机的温度测控装置的设计内容摘要：

地址是0200H。 3 方案设计与论证本课题是要求利用 MSP430 单片机设计一个温度检测系统，要求方便，安全。 要求测量温度时,在温度超过预定值的时候，能自动报警，并且能够启动降温系统对温度进行控制。 本设计中采集温度用 MSP430 单片机完成，MSP430 单片机是 TI 公司具有代表性的一种超低功耗单片机，其处理功能强大，功耗非常低。 整体方案设计单片机温度控制系统是以 MSP430 单片机为控制核心。 整个系统硬件部分包括温度检测系统、信号放大系统、提示报警系统、A/D 转换、单片机、I/O 设备、控制执行系统等。 单片机温度控制系统控制框图如图 2 所示温度采集信号放大滤波单片机温度控制温度调节提示报警图 2 单片机温度控制系统控制框图温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后，将电压信号放大到单片机可以处理的范围内，经过低通滤波，滤掉干扰信号送入单片机。 在单片机中对信号进行采样，为进一步提高测量精度，采样后对信号再进行数字滤波 [7]。 单片机将检测到的温度信息与设定值进行比较，如果不相符，数字调节程序根据给定值与测得值的差值按 PID控制算法设计控制量，触发程序根据控制量控制执行单元。 如果检测值高于设定值，则启动制冷系统，降低环境温度；如果检测值低于设定值，则启动加热系统，提高环境温度，达到控制温度的目的。 温度传感器方案方案一：采用热敏电阻温度传感器（如 MF5E）采集温度数据，该温度传感器使用热敏电阻作为主要元件,利用其电阻值随温度变化而显著变化的特点,可直接将温度的变化转为电量的变化，热敏电阻精度和灵敏度也符合要求。 方案二：采用数字温度传感器 DS18B20 采集温度数据，采集的数据不用作任何处理直接送给单片机，因为其为单总线器件，所以接口相对简单 [8]，而且相比热敏电阻传感器，其精度和灵敏度也符合一定要求。 本系统中对检测精度要求不是很高，室温下即可，所以选用高精度热敏电阻作为温度传感器。 热敏电阻具有灵敏度较高、稳定性强、互换精度高的特点。 可使放大器电路极为简单, 又免去了互换补偿的麻烦。 热敏电阻具有负的电阻温度特性,当温度升高时,电阻值减小,它的阻值—温度特性曲线是一条指数曲线,非线性度较大。 而对于本设计，因为温度要求不高，是在室温环境下，热敏电阻的阻值与环境温度基本呈线性关系 [9]，这样可以通过电阻分压简单地将温度值转化为电压值。 给热敏电阻通以恒定的电流，可得到电阻两端的电压，根据与热敏电阻特性有关的温度参数 To 以及特性系数 k，可得下式：T=TokV(t) (1) 式中 T 为被测温度。 根据上式，可以把电阻值随温度的变化关系转化为电压值随温度变化的关系,由于热敏电阻的电信号一般都是毫伏级，必须经过放大，将热敏电阻测量到的电信号转化为0～ 之间，才能在单片机中使用。 图 3 为放大电路原理图 [10]。 稳压管的稳压值为。 C2 R5 R2 + R6 + R8 _ + R R7P R1 R4 R91 R3 Rg RP2图 3 热敏电阻温度传感器电路图由于传感器输出微弱的模拟信号，当信号中存在环境干扰时，干扰信号也被同时放大，影响检测的精度，需用滤波电路对先对模拟信号进行处理，以提高信号的抗干扰能力。 本系统采用巴特沃斯二阶有源低通滤波电路。 选取该巴特沃斯二阶有源低通滤波电路的截止频率 FH=10kHz 信号放大部分设计电压放大器的任务是对输入的电压信号进行放大。 要放大的信号是由温度传感器送来的，根据电压信号随时间发生的微弱变化，利用放大器可以将这些微弱的电信号放大到足够的强，并将放大后的信号输送到单片机进行分析。 对电压信号进行放大是电压放大器的主要任务。 共发射极放大器结构简介A2A1 A3+12v热敏电阻共发射极放大器，能够把输入的交流信号电压叠加在直流电压上，使晶体管基极、发射极之间的正向电压发生变化，通过晶体管的控制作用，使集电极电流有更大的变化，它的变量在集电极电阻上产生大的电压变量，从而实现电压放大。 共发射极电压放大器电路的组成如图 4 所示: C2 C1 V + RC + Rb UO RL Ui Vbb VCC 图 4 共射极基本放大器 VCC是放大电路的能源,为输出信号提供能量，并保证发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，使晶体管工作在放大区。 V CC取值一般为几伏到几十伏。 V 是放大电路的核心元件。 利用晶体管在放大区的电流控制作用，即 Ic = βI b的电流放大作用，将微弱的电信号进行放大。 Rc是晶体管的集电极负载电阻。 它将集电极电流的变化转换为电压的变化，实现电路的电压放大作用。 R c一般为几千欧到几十千欧。 RB以保证工作在放大状态。 改变 RB使晶体管有合适的静态工作点。 R B一般取几十千欧到几百千欧。 5．耦合电容 CC2 起隔直流、通交流的作用。 在信号频率范围内，认为容抗近似为零。 所以分析电路时，在直流通路中电容视为开路，在交流通路中电容视为短路。 CC2 一般为十几微法到几十微法的有极性的电解电容。 共发射极放大器组成原则共发射极放大电路又称反相放大电路，其特点为电压增益大，输出电压与输入电压反相，低频性能差，适用于低频、和多级放大电路的中间级。 （1）直流电源要设置合适静态工作点，并作为。