MSP430單片機溫度單片機課程設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上山東理工大學計算機學院課程設計單片機系統(tǒng)設計指導教師李業(yè)德韓慧班級計科1104姓學名號二 一四年 十一月日專心-專注-專業(yè)課程設計任務書及成績評定課題名稱 溫度測試系統(tǒng)設計 I 、題目的目的和要求：利用溫度傳感器和MSP430單片機設計一個溫度測試系 統(tǒng)，將測試結果 (十進制)在LED 上顯示出來，并定義一個保持按鍵，當按下該鍵時，將當前測試值保持不變(按鍵不動作時為正常測量顯示 )。溫度顯示格式為： XXX 。II 、設計進度及完成情況日期內容11.10選取題目，進行資料搜集和系統(tǒng)分析工作11.14進行單獨程序設計以及完成單獨接口電路11.16將全部程序綜合并進行整

2、體程序調試和連接整體接口電路11.18書寫課程設計報告并寫下相關問題總結11.20進行課程設計答辯，并打印上交III 、主要參考文獻及資料MSP430系列16位低功耗單片機原理及應用DS18B20溫度傳感器的使用智能儀器原理及應用學科部主任李業(yè)德、成績評定：設計成績：（教師填寫）指導老師：（簽字）二年月日目錄IIIII 、主要參考文獻及資料3、成績評定：3總體設計方案、工作和組成原理8設計圖紙或圖表28本次課程設計的目的和意義課程設計是讓我熟練掌握了課本上的一些理論知識，課程設計也是一個學習新知識、鞏固加深所學課本理論知識的過程，它培養(yǎng)了我們綜合運用知識的能力，獨立思考和解決問題的能力。加深我

3、們對單片機原理與應用課程的理解設計題目溫度測試系統(tǒng)設計：利用溫度傳感器 DS18B20和 MSP430 單片機設計一個溫度測試系統(tǒng)， 將測試結果 (十進制) 在 LED 上顯示出來，并定義一個保持按鍵，當按下該鍵時，將當前測試值保持不變 (按鍵不動作時為正常測量顯示 )。溫度顯示格式為： XXX 。系統(tǒng)的主要功能、作用以及主要技術性能指標系統(tǒng)的主要功能是單片機實時從溫度傳感器讀取溫度數(shù)據(jù)信息，并在數(shù)碼管顯示， 同時掃描是否有保持按鍵按下，如果按下則不再繼續(xù)從溫度傳感器讀取溫度數(shù)據(jù)信息，保持溫度值不變。作用是可以實時讀取環(huán)境中的溫度信息，供用戶查看，同時當用戶需要觀察某溫度時， 可以按下按鍵保持

4、溫度不變。主要技術指標：1. 基本范圍0-99 2. 精度誤差小于0.5 3. LED 數(shù)碼直讀顯示4. 掃描按鍵保持數(shù)值總體設計方案、工作和組成原理數(shù)字溫度計設計方案論證方案一由于本設計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D 轉換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到A/D 轉換電路，感溫電路比較麻煩。方案二進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到， 所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，

5、進行轉換，就可以滿足設計要求。從以上兩種方案，很容易看出， 采用方案二， 電路比較簡單， 軟件設計也比較簡單，故采用了方案二。主控制器單片機采用 MSP430單片機，處理能力強，功耗低，實現(xiàn)該功能僅需一個按鍵，管顯示，以及 DS18B20溫度傳感器。8 位數(shù)碼顯示電路：顯示電路采用8 位共陰 LED 數(shù)碼管，從P4 口輸出段碼。圖一總體設計框圖溫度傳感器：DS18B20 溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20 的性能特點如下：獨

6、特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；無須外部器件；可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5 ；零待機功耗；溫度以 9 或 12 位數(shù)字；用戶可定義報警設置；報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；DS18B20 內部結構框圖如圖2 所示。 64 位 ROM的結構開始8 位是產品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48 位，最后8 位是前面56 位的 CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器和

7、，可通過軟件寫入戶報警上下限。DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器還包括一個高速暫存和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結構為8 字節(jié)的存儲器， 結構如圖3 所示。頭 2 個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié)和的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第5 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率。 DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。 低 5 位一直為1，是工作模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶要去改動，R1 和 R0 決定溫度

8、轉換的精度位數(shù)，來設置分辨率。溫度傳感器連接如下圖所示，DQ引腳與單片機的P5.3 相連：系統(tǒng)設計接口電路設計，程序設計（程序框圖和程序清單及注釋）其他有關的理論分析和計算接口電路設計：主控制器 MSP430溫度傳感器保持按鍵數(shù)碼管電路程序框圖：總體設計流程圖讀取溫度傳感器數(shù)據(jù)流程圖數(shù)碼管溫度顯示程序設計：/*定義引腳 *#define LED8PORTP2OUT/P2接 8 個 LED 燈#define LED8SELP2SEL/P2接 8 個 LED 燈#define LED8DIRP2DIR/P2接 8 個 LED 燈#define DATAPORTP4OUT/ 數(shù)據(jù)口所在端口P4#de

9、fine DATASELP4SEL/ 數(shù)據(jù)口功能寄存器，控制功能模式#define DATADIRP4DIR/ 數(shù)據(jù)口方向寄存器#define CTRPORTP6OUT/ 控制線所在的端口P6 #define CTRSELP6SEL/ 控制口功能寄存器，控制功能模式#define CTRDIRP6DIR/ 控制口方向寄存器#define DCTR0P6OUT &= BIT4/ 數(shù)碼管段控制位信號置低#define DCTR1P6OUT |=BIT4/ 數(shù)碼管段控制位信號置高#define WCTR0P6OUT &= BIT3/ 數(shù)碼管位控制位信號置低#define WCTR1P6OUT |=B

10、IT3/ 數(shù)碼管位控制位信號置高#define KEYPORT#define KEYSELP1OUTP1SEL/ 按鍵所在的端口P1控制口功能寄存器，控制功能模式#define KEYDIRP1DIR/控制口方向寄存器#define KEYINP1IN/鍵盤掃 描判斷需要 讀取 IO 口狀 態(tài)值ucharkey=0xFF;uinttemp_value;/鍵值變 量floattruetemp;uinttemp,A1,A2,A3;/ 定義的變量,顯示數(shù)據(jù) 處理/*共陰數(shù)碼管顯示的斷碼表*uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f

11、,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/ *系統(tǒng)時鐘初始化 *void Clock_Init()uchar i;BCSCTL1&=XT2OFF;/ 打開 XT2 振蕩器BCSCTL2|=SELM1+SELS;/MCLK為 8MHZ ， SMCLK 為 8MHZdoIFG1&=OFIFG;/ 清楚振蕩器錯誤標志for(i=0;i100;i+)_NOP();while(IFG1&OFIFG)!=0);/ 如果標志位1 ，則繼續(xù)循環(huán)等待IFG1&=OFIFG;/*MSP430內部看門狗初始化 *void WDT_Init()WDTCTL = WDTPW + WDTH

12、OLD;/ 關閉看門狗/*MSP430IO口初始化 *void Port_Init()LED8SEL= 0x00;/ 設置 IO 口為普通 I/O模式，此句可省LED8DIR= 0xFF;/ 設置 IO 口方向 為輸出LED8PORT = 0xFF;/P2口初始 設置為 FFDATASEL= 0x00;/設置 IO口為普通 I/O模式，此句可省DATADIR= 0xFF;/設置 IO口方向 為輸出DATAPORT = 0xFF;/P4口初始 設置為 FFCTRSEL=0x00;/ 設置 IO 口為普通 I/O模式，此句可省CTRDIR |=BIT3 + BIT4 +BIT2;/ 設置 IO 口

13、方向 為輸出, 控制口在 P63,P64 CTRPORT =0xFF;/P6口初始 設置為 FFKEYSEL = 0x00;/ 設置 IO 口為普通 I/O模式，此句可省KEYDIR = 0x0F;/ 高四位 輸入模式，低四位輸出模式，外部上拉電阻KEYPORT= 0xF0;/ 初始值 0xF0/*74HC573控制數(shù)碼管動態(tài)掃描鍵值顯示函數(shù)*void Display_Key(uchar num)uchar i,j;j=0x01;/ 此數(shù)據(jù)用來控制位選for(i=0;i8;i+)/8個數(shù)碼管依次顯示DCTR1;/ 控制數(shù)碼管段數(shù)據(jù)的74HC573的 LE 管腳置高WCTR1;/ 控制數(shù)碼管位的

14、74HC573的 LE 管腳置高DATAPORT=j;/ 設置要顯示的位，也就是哪一個數(shù)碼管亮WCTR0;/ 鎖存位數(shù)據(jù)，下面送上段數(shù)據(jù)以后，就顯示出來了DATAPORT=tablenum;/ 送要顯示的數(shù)據(jù)，這里是鍵值DCTR0;/ 鎖存段數(shù)據(jù)，數(shù)碼管亮一個時間片刻j=j1;/ 移位，準備進行下一位的顯示delay_us(500);/ 顯示一個時間片刻，會影響亮度和閃爍性Close_LED();/ 顯示完8 個數(shù)碼管后關閉數(shù)碼管顯示，否則可能導致各個數(shù)碼管亮度不一致/*鍵盤掃描子程序，采用逐鍵掃描的方式*uchar Key_Scan(void)uchar key_check; uchar k

15、ey_checkin;key_checkin=KEYIN;/ 讀取 IO 口狀態(tài)，判斷是否有鍵按下key_checkin&= 0xF0;/ 屏蔽掉低四位的不確定值if(key_checkin!=0xF0)/ /IO口值發(fā)生變化則表示有鍵按下delay_ms(20);/ 鍵盤消抖，延時20MS key_checkin=KEYIN;/ 再次讀取IO 口狀態(tài)if(key_checkin!=0xF0)/ 確定是否真正的有鍵按下key_check=KEYIN;/ 有鍵按下，讀取端口值switch (key_check & 0xF0)/ 判斷是哪個鍵按下case 0xE0:key=1;break; cas

16、e 0xD0:key=2;break; case 0xB0:key=3;break;elsecase 0x70:key=4;break;key=0xFF;/ 無鍵按下，返回FFreturn key;/*74HC573控制數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示函數(shù)，顯示采集到的溫度*void Display_DS18B20(uint data_b,uint data_s,uint data_g)uchar i,j;j=0x01;/ 此數(shù)據(jù)用來控制位選for(i=0;i3;i+)/ 用后 3 位數(shù)碼管來顯示DCTR1; WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1);DATAPORT=0x00;/

17、前 5 位都不顯示，送數(shù)據(jù)00 即可DCTR0;delay_ms(2);DCTR1;/ 開始顯示第6 位, 即十位WCTR1;DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1);/DATAPORT=tableA1;DATAPORT=tabledata_b;DCTR0;delay_ms(1);DCTR1;/ 開始顯示個位WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1);/DATAPORT=tableA2|0x80;/ 顯示小數(shù)點DATAPORT=tabledata_s|0x80;/ 顯示小數(shù)點DCTR0;delay_ms(1);DCTR1;/ 開始顯示小數(shù)點后面的數(shù)據(jù)WCTR1;

18、DATAPORT=j;WCTR0; j=(j1);/DATAPORT=tableA3;DATAPORT=tabledata_g;DCTR0;delay_ms(1);DCTR1;/ 開始顯示溫度單位WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j1);/DATAPORT=tableA3;DATAPORT=0x63;DCTR0;delay_ms(1);DCTR1;/ 開始顯示溫度單位WCTR1; DATAPORT=j; WCTR0; j=(j480uS)if (i)return 0x00;elsereturn 0x01;/*DS18B20讀一個字節(jié)函數(shù) *unsigned char d

19、s1820_read_byte(void)unsigned char i; unsigned char value = 0; for (i = 8; i != 0; i-)value = 1; DQ_OUT; DQ_CLR;delay_us(4);/*延時 4uSDQ_SET;DQ_IN;delay_us(10);/*延時 10uSif (DQ_R)value|=0x80;delay_us(60);/*延時 60uSreturn(value);/*向 18B20 寫一個字節(jié)函數(shù) */*DS18B20字節(jié)寫入函數(shù) */void ds1820_write_byte(unsigned char va

20、lue)unsigned char i; for (i = 8; i != 0; i-)DQ_OUT;DQ_CLR;delay_us(4);/ 延 時 4uSif (value & 0x01)DQ_SET;delay_us(80);/ 延 時 80uS DQ_SET;/ 位結束value = 1;/*發(fā)送溫度轉換命令 */* 啟動 ds1820轉換 */ void ds1820_start(void)DS18B20_Reset();ds1820_write_byte(0xCC);/ 勿略地址ds1820_write_byte(0x44);/ 啟動轉換/*DS8B20讀取溫度信息 *unsign

21、ed int ds1820_read_temp(void)unsigned int i; unsigned char buf9;DS18B20_Reset();ds1820_write_byte(0xCC);/ 勿略地址ds1820_write_byte(0xBE);/ 讀取溫度for (i = 0; i 9; i+)bufi = ds1820_read_byte();i = buf1; i = 8;i |= buf0; temp_value=i;temp_value=(uint)(temp_value*0.625);/ 不是乘以0.0625的原因是為了把小數(shù)點后一位數(shù)據(jù)也轉化為可以顯示的數(shù)據(jù)

22、到 BCD 碼，我們先放大到275示出 27.5度了return i;/ 比如溫度本身為27.5度，為了在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理程序中得/ 然后在顯示的時候確定小數(shù)點的位置即可，就能顯/*溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù) *void data_do(uint temp_d)A3=temp_d%10;/ 分出百，十，和個位temp_d/=10;A2=temp_d%10;A1=temp_d/10;/*處理溫度數(shù)據(jù) *void handletemp()ds1820_start();/ 啟動一次轉換ds1820_read_temp();/ 讀取溫度數(shù)值data_do(temp_value);/ 處理數(shù)據(jù)，得到要顯示的值tru

23、etemp=0.1*temp_value;/judgeAlarm();/ 判斷是否觸發(fā)警報/ 已將其添加至按鍵程序/*顯示溫度 *void showtemp()uchar j;for(j=0;j100;j+)Display_DS18B20(A1,A2,A3);/ 顯示溫度值/delay_ms(100);/ 延 時 100ms/*主程序 *void main(void)uchar flag1,flag2,flag3,flag4;/uint key_store=0x00;/ 沒有按鍵按下時，默認顯示1 WDT_Init();/ 看門狗初始化Clock_Init();/ 時鐘初始化Port_Init

24、();/ 端口初始化，用于控制IO 口輸入或輸出/Close_LED();DS18B20_Reset();/ 復 位 D18B20 delay_ms(100);/ 延 時 100mswhile(1)Key_Scan();/ 鍵盤掃描，看是否有按鍵按下if(key!=0xff)/ 如果有按鍵按下，則顯示該按鍵鍵值1 4switch(key)case1:LED8PORT=0xfc;flag1=1;flag2=0;flag3=0;flag4=0;break;/對溫度數(shù)據(jù)處理判斷警報, 然后顯示 ,handletemp();showtemp();case 2: LED8PORT=0xf3;flag1=0;flag2=1;flag3=0;flag4=0;break;/溫度數(shù)據(jù)處理