基于MSP430單片機(jī)的智能溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2. 1. 2 DS18B20的工作過程

訪問DS18B20的工作順序通常為： 初始化， 發(fā)送ROM 操作命令， 發(fā)送RAM 操作命令。通過初始化復(fù)位工作使主設(shè)備知道傳感器DS18B20存在并準(zhǔn)備工作。通過發(fā)送ROM 命令可以知道某個(gè)特定的DS18B20是否存在并且是否超過溫度警界值。

共有5種ROM操作命令， 分別是讀ROM （ 33H ）、匹配ROM （ 55H ）、搜索ROM （ FOH ）、跳過ROM（ CCH）、告警搜索命令（ ECH ）。通過發(fā)送RAM 操作命令， 可以設(shè)定電源供電方式， 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)化， 讀寫DS18B20的暫存區(qū)。共有6種功能命令， 分別是轉(zhuǎn)換溫度（ 44H ）、讀暫存區(qū)（ BEH ）、寫暫存區(qū)（ 4EH ）、復(fù)制暫存區(qū)（ 48H ）、重調(diào)EEPROM （ B8H ）、讀電源供電方式（ B4H ）。每條命令有不同代碼， 在總線上傳送時(shí)， 由器件根據(jù)接收的命令代碼完成相應(yīng)的操作。因此DS18B20的單線通信功能是分時(shí)完成的， 它有嚴(yán)格的時(shí)序要求。

2. 2 MSP430F149

本設(shè)計(jì)的主控芯片采用美國(guó)德州儀器公司的16位帶FLASH 單片機(jī)MSP430F149。它具有處理能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。其工作電壓為1. 8V ~ 3. 6V; CPU 運(yùn)行正交的精簡(jiǎn)指令集。片內(nèi)寄存器數(shù)量多。存儲(chǔ)器可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)算。

MSP430F149中斷源較多并可任意嵌套， 系統(tǒng)處于省電狀態(tài)， 用中斷請(qǐng)求喚醒只需6 微秒。它還具有豐富的外圍器件。其16位定時(shí)器T imerA具有4種工作模式， 可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)捕獲/比較功能； 48個(gè)可獨(dú)立編程的I /O 口； 2 個(gè)串行通信接口微秒ART0與微秒ART1; FLASH 存儲(chǔ)器多達(dá)60KB, 擦寫次數(shù)可達(dá)10萬(wàn)次。該款芯片的超低功耗和良好的性能價(jià)格比使其非常適合工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域。

2. 3 語(yǔ)音報(bào)警模塊

對(duì)于溫度的超限情況進(jìn)行報(bào)警， 系統(tǒng)采用語(yǔ)音報(bào)警方式。語(yǔ)音報(bào)警由ISD1420 芯片控制， 它具有分段錄放功能， 每次錄放時(shí)間為20S。預(yù)先錄制好的溫度語(yǔ)音， 由MSP430單片機(jī)判斷被測(cè)溫度， 當(dāng)測(cè)量值高出或低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)放出各自相應(yīng)的錄音， 從而實(shí)現(xiàn)溫度的報(bào)警功能。

2. 4 溫度顯示模塊

液晶顯示模塊HTM 1602A 是基于S6A0069 芯片構(gòu)建的2行l(wèi)6列字符型的LCD 液晶顯示模塊， 其字符顯示的分辨率是5 ×8 （即每個(gè)字符是由一個(gè)5× 8的點(diǎn)矩陣構(gòu)成）。基于S6A0069所編寫的控制程序亦可以很方便地應(yīng)用于其它大部分字符型液晶顯示模塊。因此選用HTM 1602A 模塊顯示系統(tǒng)的測(cè)溫結(jié)果。

2. 5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

系統(tǒng)采用CAT24WC64 作為存儲(chǔ)芯片。

CAT24WC64是一個(gè)64k位串行CMOS EEPROM, 內(nèi)部含有8192個(gè)8位字節(jié)， 具有一個(gè)32 字節(jié)寫緩沖器， 該器件通過I2C 總線接口進(jìn)行操作， 有專門的寫保護(hù)功能。測(cè)溫系統(tǒng)采用CAT24WC64用來(lái)集中記錄單總線上所有溫度傳感器的注冊(cè)信息， 即按地址順序存放DS18B20 的64位光刻ROM 序列碼。每個(gè)序列碼占用8字節(jié)空間， 系統(tǒng)管理程序會(huì)以8字節(jié)為基數(shù)計(jì)算傳感器注冊(cè)碼的地址序號(hào)， 并反饋給用戶作為傳感器的標(biāo)識(shí)號(hào)。

2. 6 串口通信接口電路設(shè)計(jì)

將MSP430F149單片機(jī)采集的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)， 利用MSP430 單片機(jī)的通訊接口連接到RS232串行口接收或發(fā)送數(shù)據(jù)和指令， 但是單片機(jī)的TTL電平和RS232不兼容， 因此使用MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換， 其接口電路圖如圖3所示。

圖3 MSP430F149與PC機(jī)的串行接口電路

MSP430 有兩組通訊接口， UTXD0、URXD0 和UTXD1、URXD1, 這里用的是第一組。MSP430F149單片機(jī)3. 3V 的信號(hào)由UTXD0出來(lái)輸入到MAX232的T1 IN 腳， 轉(zhuǎn)換成±15V的信號(hào)由T1OUT 送到通訊標(biāo)準(zhǔn)接頭的2腳（ RXD） , ±15V 的信號(hào)由通訊標(biāo)準(zhǔn)接頭的3腳（ TXD ）出來(lái)輸入到MAX232 的R1 IN腳， 轉(zhuǎn)換成±15V 的信號(hào)由R10UT 送到單片機(jī)的URXDO。