基于msp430單片機的溫度測控裝置的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 地址是0200H。3 方案設計與論證本課題是要求利用 MSP430 單片機設計一個溫度檢測系統，要求方便，安全。要求測量溫度時,在溫度超過預定值的時候，能自動報警，并且能夠啟動降溫系統對溫度進行控制。本設計中采集溫度用 MSP430 單片機完成，MSP430 單片機是 TI 公司具有代表性的一種超低功耗單片機，其處理功能強大，功耗非常低。 整體方案設計單片機溫度控制系統是以 MSP430 單片機為控制核心。整個系統硬件部分包括溫度檢測系統、信號放大系統、提示報警系統、A/D 轉換、單片機、I/O 設備、控制執行系統等。單片機溫度控制系統控制框圖如圖 2 所示溫度采集信號放大濾波單片機溫度控制溫度調節提示報警圖 2 單片機溫度控制系統控制框圖溫度傳感器將溫度信息變換為模擬電壓信號后，將電壓信號放大到單片機可以處理的范圍內，經過低通濾波，濾掉干擾信號送入單片機。在單片機中對信號進行采樣，為進一步提高測量精度，采樣后對信號再進行數字濾波 [7]。單片機將檢測到的溫度信息與設定值進行比較，如果不相符，數字調節程序根據給定值與測得值的差值按 PID控制算法設計控制量，觸發程序根據控制量控制執行單元。如果檢測值高于設定值，則啟動制冷系統，降低環境溫度；如果檢測值低于設定值，則啟動加熱系統，提高環境溫度，達到控制溫度的目的。 溫度傳感器方案方案一：采用熱敏電阻溫度傳感器（如 MF5E）采集溫度數據，該溫度傳感器使用熱敏電阻作為主要元件,利用其電阻值隨溫度變化而顯著變化的特點,可直接將溫度的變化轉為電量的變化，熱敏電阻精度和靈敏度也符合要求。方案二：采用數字溫度傳感器 DS18B20 采集溫度數據，采集的數據不用作任何處理直接送給單片機，因為其為單總線器件，所以接口相對簡單 [8]，而且相比熱敏電阻傳感器，其精度和靈敏度也符合一定要求。本系統中對檢測精度要求不是很高，室溫下即可，所以選用高精度熱敏電阻作為溫度傳感器。熱敏電阻具有靈敏度較高、穩定性強、互換精度高的特點?？墒狗糯笃麟娐窐O為簡單, 又免去了互換補償的麻煩。 熱敏電阻具有負的電阻溫度特性,當溫度升高時,電阻值減小,它的阻值—溫度特性曲線是一條指數曲線,非線性度較大。而對于本設計，因為溫度要求不高，是在室溫環境下，熱敏電阻的阻值與環境溫度基本呈線性關系 [9]，這樣可以通過電阻分壓簡單地將溫度值轉化為電壓值。給熱敏電阻通以恒定的電流，可得到電阻兩端的電壓，根據與熱敏電阻特性有關的溫度參數 To 以及特性系數 k，可得下式：T=TokV(t) (1) 式中 T 為被測溫度。根據上式，可以把電阻值隨溫度的變化關系轉化為電壓值隨溫度變化的關系,由于熱敏電阻的電信號一般都是毫伏級，必須經過放大，將熱敏電阻測量到的電信號轉化為0～ 之間，才能在單片機中使用。圖 3 為放大電路原理圖 [10]。穩壓管的穩壓值為。 C2 R5 R2 + R6 + R8 _ + R R7P R1 R4 R91 R3 Rg RP2圖 3 熱敏電阻溫度傳感器電路圖由于傳感器輸出微弱的模擬信號，當信號中存在環境干擾時，干擾信號也被同時放大，影響檢測的精度，需用濾波電路對先對模擬信號進行處理，以提高信號的抗干擾能力。本系統采用巴特沃斯二階有源低通濾波電路。選取該巴特沃斯二階有源低通濾波電路的截止頻率 FH=10kHz 信號放大部分設計電壓放大器的任務是對輸入的電壓信號進行放大。要放大的信號是由溫度傳感器送來的，根據電壓信號隨時間發生的微弱變化，利用放大器可以將這些微弱的電信號放大到足夠的強，并將放大后的信號輸送到單片機進行分析。對電壓信號進行放大是電壓放大器的主要任務。 共發射極放大器結構簡介A2A1 A3+12v熱敏電阻共發射極放大器，能夠把輸入的交流信號電壓疊加在直流電壓上，使晶體管基極、發射極之間的正向電壓發生變化，通過晶體管的控制作用，使集電極電流有更大的變化，它的變量在集電極電阻上產生大的電壓變量，從而實現電壓放大。共發射極電壓放大器電路的組成如圖 4 所示: C2 C1 V + RC + Rb UO RL Ui Vbb VCC 圖 4 共射極基本放大器 VCC是放大電路的能源,為輸出信號提供能量，并保證發射結處于正向偏置、集電結處于反向偏置，使晶體管工作在放大區。V CC取值一般為幾伏到幾十伏。 V 是放大電路的核心元件。利用晶體管在放大區的電流控制作用，即 Ic = βI b的電流放大作用，將微弱的電信號進行放大。 Rc是晶體管的集電極負載電阻。它將集電極電流的變化轉換為電壓的變化，實現電路的電壓放大作用。R c一般為幾千歐到幾十千歐。 RB以保證工作在放大狀態。改變 RB使晶體管有合適的靜態工作點。R B一般取幾十千歐到幾百千歐。5．耦合電容 CC2 起隔直流、通交流的作用。在信號頻率范圍內，認為容抗近似為零。所以分析電路時，在直流通路中電容視為開路，在交流通路中電容視為短路。CC2 一般為十幾微法到幾十微法的有極性的電解電容。 共發射極放大器組成原則共發射極放大電路又稱反相放大電路，其特點為電壓增益大，輸出電壓與輸入電壓反相，低頻性能差，適用于低頻、和多級放大電路的中間級。 　　（1）直流電源要設置合適靜態工作點，并作為