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1、中国矿业大学（北京）本科生毕业设计（论文）中文题目：单片机应用研究英文题目：MCU application research专题题目：多通道温度测试仪的设计姓 名：学 号：11104200412学 院：机电与信息工程学院专 业：电气工程及其自动化班 级：电气11-4班指导教师：职 称：副教授完成日期：2015 年 4 月 29 日诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下独立完成的。除文中已经注明引用的内容外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本文做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。作者签名： 日期： 关于使用授权的说明本人
2、完全了解中国矿业大学（北京）有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅或借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。作者签名： 导师签名： 日期： 中国矿业大学（北京）本科生毕业设计（论文）任务书学院：机电与信息工程学院专业：电气工程与自动化班级：电气2011-4姓名：学号：任务下达日期：2014 年12 月 24 日任务完成日期：2015 年 6 月 15 日论文题目：单片机应用研究专题题目：多通道温度测试仪的设计主要内容和要求：1、 学习单片机原理及设计步骤，C语言程序设计等有关内容；了解温度传感器工作原理及
3、性能指标等相关知识；2、系统总体方案设计：了解测试仪工作背景，按照要求设计系统工作框图；3、硬件设计：对系统各组成部分进行硬件选型，画出电路连接框图；4、软件设计：按功能模块完成编程，进行系统仿真调试；5、较高要求：完成多通道温度测试仪硬件焊接及调试。教学院长签字： 指导教师签字：摘 要设计了一种基于MSP430的多通道温度测试系统。设计了4路温度测试显示系统。以MSP430单片机为主控芯片，利用 Pt100 铂热电阻的电阻温度函数关系 ，通过恒流源式测温电路进行处理。采集4路温度数据，并将温度数据传送至单片机，同时可由单片机与PC进行通信。通过HD7279A利用键盘和LCD对单片机进行控制，
4、显示当前温度。关健词：多通道温度测试系统；MSP430；Pt100 ；恒流源式测温电路ABSTRACT Design a multi-channel temperature measurement system based on MSP430.4 road temperature testing system is designed.To take advantage of MSP430 single chip microcomputer as main control chip, Pt100 platinum thermal resistance of the resistance temp
5、erature function relation, through constant current source type temperature measuring circuit for processing.4 road temperature data, and the temperature data transmit to MCU, and can communicate with PC by single-chip microcomputer.Through HD7279A MCU to make use of the keyboard and LCD control, an
6、d detect and display the current temperature.Keywords：Multi-channel temperature measurement system; MSP430;Pt100 ;Constant current source type temperature measuring circuit目 录1 绪论71.1 论文研究的目的与意义71.2 温度测量技术的研究情况81.3 论文主要研究内容和章节安排92 方案的论证与确定102.1 方案一102.1.1 单片机的简介112.1.2 AT89C51的简介112.1.3 热电阻温度传感器Pt10
7、0的简介152.1.4 A/D转换器TLC1543的简介162.2 方案二182.2.1 MSP430的简介182.2.2 集成温度传感器AD590的简介192.2.3 A/D转换器ADC0809的简介202.2.4 LCD数码显示器LM016L的简介222.3 方案三242.3.1 温度传感器DS18B20242.3.2 HD7279252.4 方案的选择263 多通道温度测量仪的硬件设计271 绪论 在生产和科学实验中,温度是需要测定的最普通参数之一.很多加工设备、热工装置及试验设备等都需要进行温度测量,尤其是多点温度测量.但由于多数工作环境比较恶劣,不宜人工直接测量,因此设计一种能够进行
8、多点温度的自动检测系统具有较广泛的应用价值. 本课题主要是设计一种运用于工业现场的多点温度采集仪器，属于硬件式温度仪，对于软件方面涉及较少。下图为系统设计框图1.1 论文研究的目的与意义温度是表示物体冷热程度的物理量，它是和我们生活息息相关的物理量之一。在自然界中，任何化学过程和物理过程都紧紧地与“温度”二字联系着。温度的测量与温度的控制不管是在农业（如大棚蔬菜）上，还是在工业（如冶金行业）上，还是在国防等行业上都有着很广泛的应用。在很多的生产工艺中，温度的测量和控制的技术的好坏直接影响到能否安全生产、能否提高生产效率、能否保证产品质量、能否节约资源等重大技术经济指标。因此，在国民经济的各个领
9、域中都非常注重温度的测量和温度的控制1。随着经济的迅速发展，对温度测量的精度要求越来越高，各种电子技术、通信技术和计算机技术等快速发展，温度的测量技术也从以前的刻度温度计、指针温度计向现代化的数字显示智能温度测量仪发展。在一般的工业生产和日常生活中，温度是最有可能遇到的测试参数，如每天的温度参数的检测，看病时人体体温的测量，设备的过热保护等等。在特定的市场上，各种普通的温度测量控制仪器有很多，国内与国外界定一种温度测控仪器的先进与否主要考核以下几个技术指标参数：（1）温度测量的精度；（2）仪器的智能化水平；（3）仪器的功耗如何；（4）温度的测量范围。1.2 温度测量技术的研究情况最近这些年来，
10、温度的检测在理论上取得较多的成果，发展的比较成熟。但是，在实际应用（温度测量和温度控制）中，怎么样保证实时地快速地对相应场合的温度进行采样，怎么样保证采样的温度数据的正确传输，并且怎么样能对该场合的温度进行比较准确地控制，依然是眼下急需解决的问题之一。该问题包括两个方面：温度测量技术的提高和温度控制技术的提升。目前国内外在多通道温度测试仪器方面主要分为硬件式温度仪和虚拟式温度测试仪两大类。图1.1 传统温度仪结构图 硬件式温度仪常见的有热电偶测温仪,热电阻测温仪,膨胀测温仪及红外测温仪等等，这些硬件式温度仪都是把传感器输出的信号通过硬件化电路测量后用数码管显示出来,其基本结构如图1。根据单片机
11、型号和温度传感器的不同有多种型号的测温仪器。如单片机多采用MSP430，ARM,STC等型号；温度传感器则根据测温范围去选择，一般地,Cu50 应用于 -50150的温度测量;Pt100 测温范围是 -200850;Pt1000 常用的测温范是 -50300等等。虚拟式多通道温度测试仪由硬件和软件两部分组成。虚拟仪器技术是在计算机技术和现代测试技术深层次结合的基础上发展起来的一门新技术。它利用计算机强大的运算功能和存储能力,充分运用软件的作用来实现信号的在线采集,数据的实时显示,分析处理和打印输出等功能。这样,构筑仪器的核心由传统仪器的硬件转移到了软件,由此有人提出了“软件即仪器”这样的观点。
12、虚拟式多通道温度测试仪可根据用户需要对某一段时间内的测试结果进行统计分析或计算平均测量值等。在温度的测量技术中，接触式测量发展较早，这种测量方法的优点是：简单、可靠、低廉、测量精度较高，一般能够测得真实温度，但由于检测元件热惯性的影响，响应时间较长，对热容量小的物体难以实现精确地测量，并且该方法不适于对腐蚀性介质测温，不能用于超高温测量，难于测量运动物体的温度。另外的非接触式测量方法是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法，其优点是：不破坏被测温度，可以测量热容量小的物体，适于测量运动物体的温度，还可以测量区域的温度分布，响应速度较快。但也存在测量误差较大，仪表指示值一般仅代表物体表现温度，
13、测温装置结构复杂，价格昂贵等缺点。因此，在实际的温度测量中，要根据具体对象选择合适的测量方法，在满足测量精度要求的前提下尽量减少投入2。另外，还有一个需要解决的问题就是温度测量的精度问题。目前，国内生产的温度测量器的测量精度很少有高于0.1摄氏度的。1.3 论文主要研究内容和章节安排本论文一共有五章。第一章是绪论，本章主要是叙述研究温度的重要性和测温技术与控温技术目前的发展情况。第二章是方案论证，本章主要叙述了方案一、方案二和方案三的总体设计以及应用到的主要元器件的简介。第三章是方案三的具体硬件设计，即基于DS18B20的多通道温度测量仪的各部分子电路的设计，本章主要介绍了方案三各部分子电路和
14、总电路的设计以及它们在电路中起到的作用。第四章是方案三的软件设计，本章主要介绍了各部分子程序的流程框图、各部分子程序和方案三的系统仿真，本章主要介绍了在不同模式下仿真到的结果。2 方案的论证与确定本课题的设计的多通道温度测量仪是应用工业现场中的温度监测中。设计的方向是研究出一个成本低、耐用和精确度较高的4路通道温度测量仪。随着单片机技术和传感技术的迅速发展，工业自动监测控制方面的研究也有了明显的进步。所以，本课题的目的是设计出一个成本低、耐用和精确度较高的多通道（4路）温度测量仪，这对提高检测效率、经济效益、可靠性还是在方便实用等方面都有重要意义。 因为本课题的测量精度不低于1，测量路数为4路
15、。因此，我提出了三种设计方案。方案一、方案二和方案三的大体设计将在本章中介绍。2.1 方案一本方案应用线性度较好的热电阻Pt100作为温度传感器，8位单片机AT89C51作为处理数据的CPU,具有串行控制和11个输入端的12位开关电容逐次逼近A/D转换器TLC1543作为A/D转换器,4位的LED数码显示器作为显示器。 这个方案的系统的原理框图2.1所示： 图2.1 方案一原理框图由图2.1可以得知，本方案主要有6大功能部分组成：测温电路、CPU、显示电路、键盘电路、数据传输部分。2.1.1 单片机的简介随着大规模集成电路技术的发展，可以将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及输入/输出（
16、I/O）接口电路等主要计算机部件，集成在一块电路芯片上。这样所组成的芯片几微型计算机称为单片微型计算机（single chip microcomputer），直译为单片微机或者单片机。虽然单片机只是一个芯片，但是从组成和功能上，它已经具有了微机系统的含义。由于单片机从功能和形态来说都是应控制领域应用的要求而诞生的，并且发展到新一代80c51、M68HCO5、M68HC11系列单片机时，在其中着力扩展了各种控制功能，如A/D、PWM、PCA、计数器的捕获、比较逻辑、高速I/O口、WDT等，已经突破了微型计算机（microcomputer）的传统内容，所以，更准确地反应单片机本质的叫法应是微控制器
17、（microcontroller）。根据单片机的结构和微电子设计的特点，虽然应用系统中往往仅以单片机为核心，但是它已经完全融入应用系统之中，故而也有将单片机称为嵌入式微控器（embedded microcontroller）的。在我国，单片机的叫法仍然有普遍的意义，但是我们应把它认为是一个单片形态的微控制器。目前，按内部数据通道的宽度，可以把单片机分为4位、8位、16位、32位及64位单片机。1970年微型计算机研制成功之后，随着就出现了单片机（即单片微型计算机）。美国Intel公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008，特别是1976年MCS-48单片机问
18、世以来，在短短51年之间，经历了四次更新换代，其发展速度大约每二三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。发展速度之快、应用范围之广，已经达到惊人的地步。它已经渗透到生产和生活的诸领域，可谓无孔不入4。2.1.2 AT89C51的简介单片机AT89C51是美国Atmel公司生产的低电压（其工作电压为+5V），高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，AT
19、89C51单片机功能强大，可灵活应用于各种控制领域。AT89C51的标准功能特性有8： 1、4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部 RAM；2、32 个 I/O 口线；3、两个 16位定时/计数器；4、一个5向量两级中断结构；5、一个全双工串行通信口；6、片内振荡器及时钟电路；7、可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式；8、空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作；9、掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。AT89C51的主要性能参数：1、与MCS-51产品指令系统完全兼容
20、；2、4k字节可重擦写Flash闪速存储器；3、1000次擦写周期； 4、全静态操作：0Hz24MHz；5、三级加密程序存储器； 6、1288字节内部RAM； 7、32个可编程I/O口线； 8、2个16位定时/计数器； 9、6个中断源；10、可编程串行UART通道； 11、低功耗空闲和掉电模式；AT89C51的管脚图如图2.5所示：图2.5 AT89C51的管脚图表2.3 AT89C51管脚功能说明引脚号名称说明40VCC电源电压。20GND地线。3239P0P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写
21、“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 18P1P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。 Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。 2128P2P2口是一个带有内部上拉
22、电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVXRI 指令）时，P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。 1017P3P3口是一组
23、带有内部上拉电阻的8位双向 I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（IL）。 P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能：P3.0 RXD（串行输入口） ，P3.1 TXD（串行输出口） ，P3.2 INT0（外中断0） ，P3.3 INT1（外中断1）， P3.4 T0（定时/计数器0外部输入），P3.5 T1（定时/计数器1外部输入），P3.6 WR（外部数据存储器写选通），P3.7 RD（外部数据存储器读选通）。P
24、3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。9RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电续表2.3引脚号名称说明9RST平将使单片机复位。30ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡频率的 l/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的 8EH单元的DO
25、位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。29PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的信号不出现。31EA/VPP外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。 如EA端为高电平（接VCC端），CPU则
26、执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。 19XTAL1振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。18XTAL2振荡器反相放大器的输出端。 2.1.3 热电阻温度传感器Pt100的简介 Pt100当它在-200时其阻值为18.52欧，当它在0时其阻值为100欧姆，当它在+200时其阻值为175.86欧姆，当它在+800时其阻值为375.70欧姆。 Pt100的阻值与温度关系为：(1) 当温度为-200t0时，Rt=Ro1+A*t+B*t*t+C(t-100)*t*t*t ；(2)当温度为0t85
27、0时，Rt=Ro(1+A*t+B*t*t)。 式中，t表示摄氏温度，Ro是零摄氏度时的电阻值，A、B、C都是规定的系数（A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0.0000000000042735）。所以对于Pt100,Ro就等于100欧姆。可见Pt100 在常温0100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：RPt=100（1+At），当温度变化1 摄氏度，Pt100 阻值近似变化0.39 欧。 Pt100 温度传感器为正温度系数热敏电阻传感器，主要技术参数如下： 1、允通电流 5mA；2、测量范围：-200+850；3、最小置入深度：热电阻的最小置入深度
28、200mm；4、允许偏差值：A 级（0.150.002t）， B 级（0.300.005t）。另外，铂热电阻的线性较好，在0100之间变化时，最大非线性偏差小于0.5 摄氏度，Pt100 的分度表如表2.1所示。Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。表2.1 Pt100 的分度表（0100）01234567890100100.39100.78101.17101.56101.95102.34102.73103.12103.5110103.90104.29104.68105.07105.46105.85106.24106.63107.02107.4020107.791
29、08.18108.75108.96109.35109.73110.12110.51110.9111.2830111.67112.06112.45112.83113.22113.61114.99114.38114.77115.1540115.54115.93116.31116.70117.08117.47117.85118.24118.62119.0150119.40119.78120.16120.55120.93121.32121.70122.09122.47122.8660123.24123.62124.01124.39124.77125.16125.54125.92126.31126.69
30、70127.07127.45127.84128.22128.60128.98129.37129.75130.13130.5180130.89131.27131.66132.04132.42132.80133.18133.56133.94134.3290134.70135.08135.46135.84136.22136.60136.98137.36137.36138.12100138.50138.88139.26139.64140.02140.39140.77141.55141.53141.91 Pt100温度传感器是一个模拟信号，它在实际应用中有两种形式。一种是不需要显示的主要采集到plc，这
31、样的话在使用的时候就是只需要一块Pt100的集成电路，要注意的是这个集成电路采集的不是电流信号是电阻值，Pt100的集成电路（需要一个12VDC电源提供工作电压）直接把采集到的电阻变为15VDC输入到plc，经过简单的加减乘除计算就可以得到相应的温度值。这样的形式可以同时采集多路温度信号。还有一种应用就是单独的一个Pt100温度传感器（工作电源是24VDC），产生一个420mA的电流，然后再通过一个420mA电流电路板把420mA的电流变为15V电压，这种应用不一样的地方就是可以串联一个电磁指示仪表，其他的基本一样6。2.1.4 A/D转换器TLC1543的简介TLC1543是美国TI司生产的
32、10路通道、低价格的模数转换器。采用串行通信接口，具有输入通道多、性价比高、易于和单片机接口的特点，可广泛应用于各种数据采集系统 。TLC1543十位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成转换过程，由于是串行输入结构，能节省单片机的I/O接口，价格合理，分辨率较高，适用于一定精度和一定速度的场合7。TLC1543的管脚图如图2.3所示。TLC1543的主要性能参数：1、10位的A/D分辨率转换器；2、11个模拟输入通道；3、3路内置自光测试方式；4、 总不可调误差1LSBMax；5、 固有的采样保持功能；6、 6片内系统时钟；7、 转换结束输出（EOC-End of Conversion
33、）；8、 采用CMOS技术。 图2.3 TLC1543的管脚图 表2.2 TLC1543的引脚说明引脚号 名称I/O 说明19，11，12A0A1I模拟输入端，这11个模拟输入由内部多路器选择，输入信号源阻抗应小于等于1K。15/CSI片选端。该引脚的一个由高到低的变化将复位内部计数器并控制和使能DATA OUT,ADDRESS,I/O CLOCK。一个由低到高的变化将在一个设置时间和两个内部时钟下降沿内禁止ADDRESS和I/O CLOCK。17ADDRESSI串行数据输入端。一个四位的串行地址选择一个即将被转换的所需模拟或测试电压。串行数据以 MSB为前导在I/O CLOCK的前四个上升沿
34、被移入。在四个地址位被读入地址寄存器后，这个输入端对后续的信号无效。16DATAOUT用于A/D转换结果输出的二态串行输出端。DATA OUT在/CS为高时处于高阻抗状态。而当/CS为低时处于激活状态。/CS一旦有效，按照前一次转换结果的MSB值将 DATA OUT从高阻抗状态转变为相应的逻辑电平，剩下的各位依次移除，而LSB在I/O CLOCK的第九个下降沿出现。在I/O CLOCK的第十个下降沿，DATA OUT端被驱动为逻辑地电平，因此多于十个时钟时串行接口传送的是一些“零”。19EOCO转换结束端。在第十个I/O CLOCK该输出端从逻辑高电平变为低电平并保持低直到转换完成及数据准备输
35、出。10GND地。18I/O CLOCKI输入/输出时钟端。I/O CLOCK接收串行输入并完成以以下四个功能：1.在I/O CLOCK的前四个上升沿，它将四个输入地址位键入地址寄存器。在第四个上升沿之后多路地址有效。2.在I/O CLOCK的第四个下降沿，在选定的多路器输入端上的模拟电容充 电并继续到I/O CLOCK第十个下降沿。3.它将前一次转换的数据其余9位出DATA OUT端。4.在I/O CLOCK的第十个下降沿它将转换的控制信号传送到内部的状态控制器。14REF+I正基准电压端。基准电压的正端（通常为VCC）被加到REF+。最大的输入电压范围取决于REF+对REF-端的电压差。1
36、3REF-I负基准电压端。基准电压的低端（通常为地）被加到REF-。20VCC正电源端。2.2 方案二 此方案主要将CPU更换为MSP430单片机，采用恒流测温元件AD590作为温度传感器，采用ADC0809作为A/D转换器，采用LCD数码显示器LM016L。选用这款单片机主要是其拥有以下特点：处理能力强，运算速度快，超低功耗，片内资源丰富，方便高效的开发环境等。2.2.1 MSP430的简介 TI公司的MSP430系列是一个特别强调超低功耗的单片机品种，很适合应用于采用电池供电的长时间工作场合，在这个系列中有很多个型号它们是由一些基本功能模块按不同的应用目标组合而成。MSP430系列的CPU
37、采用16位精简指令系统,集成有16位寄存器和常数发生器发挥了最高的代码效率。它采用数字控制振荡器DCO ，使得从低功耗模式到唤醒模式的转换时间小于6 s。其典型应用主要有:捕获传感器的模拟信号转换为数据加以处理后发送到主机，其中芯片中的比较器和定时器是工业仪表计数装置和手持式仪表等产品设计中的理想选择。 MSP430单片机称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功
38、耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。 名为 LaunchPad 的 MSP-EXP430G2 低成本试验板是一款适用于TI 最新 MSP430G2xx 系列产品的完整开 发解决方案。其基于 USB 的集成型仿真器可提供为全系列 MSP430G2xx 器件开发应用所必需的所有软、 硬件。LaunchPad 具有集成的 DIP 目标插座，可支持多达 20 个引脚，从而使 MSP430 Value Line 器件能 够简便地插入 LaunchPad 电路板中。此外，其还可提供板上Flash 仿真工具，以直接连接 至 PC 轻松进行 编程、调
39、试和评估。LaunchPad 试验板还能够对 eZ430-RF2500T 目标板、eZ430-Chronos 手表模块或 eZ430-F2012T/F2013T 目标板进行编程。此外，它还提供了从 MSP430G2xx 器件到 主机 PC 或相连目标 板的 9600 波特 UART 串行连接。 MSP-EXP430G2 采用 IAR Embedded Workbench 集成开发环境 (IDE) 或 Code Composer Studio (CCS) 编 写、下载和调试应用。调试器是非侵入式的，这使用户能够借助可用的硬件断点和单步操作全速运行应 用， 而不耗用任何其他硬件资源。 MSP-EX
40、P430G2 LaunchPad 特性: 1. USB 调试与编程接口无需驱动即可安装使用，且具备高达 9600 波特的 UART 串行通信速度 2. 支持所有采用 PDIP14 或 PDIP20 封装的 MSP430G2xx 和 MSP430F20xx 器件 3. 分别连接至绿光和红光 LED 的两个通用数字 I/O 引脚可提供视觉反馈 4.两个按钮可实现用户反馈和芯片复位 5. 器件引脚可通过插座引出，既可以方便的用于调试，也可用来添加定制的扩展板 6.高质量的 20 引脚 DIP 插座，可轻松简便地插入目标器件或将其移除。本次采用的具体型号为MSP430G2553，其主要有一下特性：1.
41、低电源电压范围：1.8V至3.6V2.通用串行通信接口(USCI)3.超低功耗支持自动波特率检测的增强型通用异步收发器(UART)运行模式：230A（在1MHz频率和2.2V电压条件下）IrDA编码器和解码器待机模式：0.5A同步SPI关闭模式（RAM保持）：0.1AI2C4.5种节能模式5.用于模拟信号比较功能或者斜率模数(A/D)转换的片载比较器6.可在不到1s的时间里超快速地从待机模式唤醒7.带内部基准、采样与保持以及自动扫描功能的108.16位精简指令集(RISC)架构，62.5ns指令周期时位200-ksps模数(A/D)转换器（见表1）间9.欠压检测器10.基本时钟模块配置11.串
42、行板上编程，具有四种校准频率并高达16MHz的内部频率无需外部编程电压，内部超低功耗低频(LF)振荡器利用安全熔丝(SecurityFuse)实现可编程代码保32kHz晶体护外部数字时钟源12.具有两线制(Spy-Bi-Wire)接口的片上仿真逻辑电13.两个16位Timer_A，分别具有三个捕获/比较寄存路器14.多达24个支持触摸感测的I/O引脚15.封装选项薄型小外形尺寸封装(TSSOP)：20引脚、28引脚塑料双列直插式封装(PDIP)：20引脚四方扁平无引线封装(QFN)：32引脚表2.3 MSP430引脚图2.2.2 集成温度传感器AD590的简介温度传感器AD590是AD公司利用
43、PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器，通过对电流的测量可得到相应的温度值。实际上，中国也开发出了同类型的产品 SG590。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。把AD590和530V的直流电源相连，并在输出端串接一个6k欧姆的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mV/K的电压信号。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。即使电源在515V之间变化，其电流只是在1F以下作微小变化9。根据AD590的特性分挡，AD590的后缀以 I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其
44、电路外形如图2.6所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V+；2脚为电流输出端Io；3脚为管壳，一般不用。AD590的电路符号如图2.7所示。AD590的主要特性参数如下：1、工作电压：430V；2、工作温度：-55+150摄氏度；3、保存温度：-65175摄氏度；4、正向电压：+44V；5、反向电压：-20V；6、焊接温度（10秒） ：300摄氏度；7、灵敏度：1A/K。 图2.6 AD590的外形电路图 图2.7 AD590的电路符号2.2.3 A/D转换器ADC0809的简介ADC0809带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理器兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐渐逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。ADC0809的管脚图如图2.8所示。ADC0809的主要性能参数如下：1、8位逐次逼近型A/D转换器，所有引
