湖南省長(zhǎng)沙市車(chē)站北路湘域智慧南塔6樓
安徽省合肥市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)科學(xué)大道110號(hào)新材料園F9A號(hào)樓511室
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一種基于MSP430F1232的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)
2013-08-12
2 器件選擇
2.1 MSP430F1232單片機(jī)
MSP430系列單片機(jī)是TI公司推出的功能強(qiáng)大的超低功耗16位混合信號(hào)處理器。該系列單片機(jī)以其極低的功耗、強(qiáng)大的處理能力、豐富的片上外圍模塊、方便高效的開(kāi)發(fā)方式等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于便攜式儀表、智能傳感器、實(shí)用檢測(cè)儀器、電機(jī)控制等領(lǐng)域。為了最大限度地利用單片機(jī)端口和片內(nèi)外設(shè)并降低設(shè)計(jì)成本，本設(shè)計(jì)選用MSP430F1232，該單片機(jī)有3個(gè)并行端口，一個(gè)RS485串行通訊口，同時(shí)內(nèi)置10位AD采樣器，可完全滿足溫濕度采樣的精度要求。
2.2 AD590溫度傳感器
AD590是美國(guó)AD公司生產(chǎn)的二端式集成溫度一電流傳感器，該器件體積小、重量輕、性能穩(wěn)定。測(cè)溫范圍為-50～+150℃；線性電流輸出為1μA／K；線性度好，測(cè)量精度為±0.3℃；電源電壓范圍為4～30 V。當(dāng)電源電壓在5～10 V之間，電壓穩(wěn)定度為1％時(shí)，其誤差只有±0.1℃。
3.2 濕度測(cè)量電路設(shè)計(jì)
集成濕度傳感器HM1500的輸出電壓在1～4 V間隨濕度線性變化，考慮到本系統(tǒng)的單電源特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的濕度信號(hào)采集電路如圖3所示，該電路的測(cè)濕范圍為0～100％。
由于該電路中沒(méi)有負(fù)壓，電路的主體采用差分式減法電路，精密電阻R3=R6=2.4kΩ，R4=R7=2kΩ，用這四個(gè)電阻可調(diào)節(jié)增益。通過(guò)HM1500傳感器測(cè)量所得到的濕度電壓信號(hào)從IN端輸入。差分的另一側(cè)輸入Vs。由TL431提供2.5 V的精密電壓分壓后可得到1.0 V左右的電壓。并由此可以得到輸出電壓的計(jì)算公式為：
若輸入電壓在1～4 V之間變化，則輸出電壓就相應(yīng)在0～2.5 V之間變化。調(diào)節(jié)R1可以消除不同的濕度傳感器的零點(diǎn)誤差。
4 顯示存儲(chǔ)和串行通訊電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用3個(gè)獨(dú)立按鍵和四位七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示的方式，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用。EEPROM芯片AT24C02來(lái)存儲(chǔ)設(shè)定的溫濕度傳感器地址、溫濕度報(bào)警門(mén)限值，以及報(bào)警記錄。采集到的各種數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的報(bào)警信息可以按照指定的協(xié)議傳送給上位主控制器進(jìn)行處理。
圖4所示是該系統(tǒng)中的按鍵顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和串行通訊電路。圖中，當(dāng)單片機(jī)從ADIN1和ADIN2口采集到溫濕度數(shù)據(jù)以后，首先把濕度值送到數(shù)碼管顯示，同時(shí)點(diǎn)亮濕度指示燈，表示現(xiàn)在顯示的是濕度。通過(guò)按2號(hào)鍵和3號(hào)鍵可以切換溫濕度顯示，其中2號(hào)鍵顯示濕度，3號(hào)鍵顯示溫度，顯示溫度時(shí)同樣會(huì)點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈。如果檢測(cè)到溫濕度超過(guò)門(mén)限，則點(diǎn)亮報(bào)警燈，以表示數(shù)據(jù)超限。按1號(hào)鍵可以進(jìn)行相應(yīng)溫濕度門(mén)限和傳感器地址的設(shè)定。數(shù)據(jù)設(shè)定完成以后，可通過(guò)兩個(gè)IO口編程模擬I2C總線協(xié)議以把數(shù)據(jù)存入指定位置，從而使斷電后再開(kāi)機(jī)時(shí)，數(shù)據(jù)能正常讀出。由于單片機(jī)IO口有限，該系統(tǒng)又采用兩片SN74HC373芯片擴(kuò)展了8個(gè)IO口以滿足設(shè)計(jì)要求。為了保證電平兼容，這部分電路均采用3.3V電壓供電。數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換完成以后，系統(tǒng)可直接通過(guò)單片機(jī)的UASRT(異步串行通訊口)接到MAX3485通訊芯片，以便按照指定的協(xié)議把數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)。
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