一種基于MSP430F1232的溫濕度檢測系統
2013-08-12
2 器件選擇
2.1 MSP430F1232單片機
MSP430系列單片機是TI公司推出的功能強大的超低功耗16位混合信號處理器。該系列單片機以其極低的功耗、強大的處理能力、豐富的片上外圍模塊、方便高效的開發方式等特點，被廣泛應用于便攜式儀表、智能傳感器、實用檢測儀器、電機控制等領域。為了最大限度地利用單片機端口和片內外設并降低設計成本，本設計選用MSP430F1232，該單片機有3個并行端口，一個RS485串行通訊口，同時內置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AD公司生產的二端式集成溫度一電流傳感器，該器件體積小、重量輕、性能穩定。測溫范圍為-50～+150℃；線性電流輸出為1μA／K；線性度好，測量精度為±0.3℃；電源電壓范圍為4～30 V。當電源電壓在5～10 V之間，電壓穩定度為1％時，其誤差只有±0.1℃。
3.2 濕度測量電路設計
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，考慮到本系統的單電源特點，設計的濕度信號采集電路如圖3所示，該電路的測濕范圍為0～100％。
由于該電路中沒有負壓，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，用這四個電阻可調節增益。通過HM1500傳感器測量所得到的濕度電壓信號從IN端輸入。差分的另一側輸入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，則輸出電壓就相應在0～2.5 V之間變化。調節R1可以消除不同的濕度傳感器的零點誤差。
4 顯示存儲和串行通訊電路設計
本系統采用3個獨立按鍵和四位七段數碼管動態掃描顯示的方式，數據存儲采用。EEPROM芯片AT24C02來存儲設定的溫濕度傳感器地址、溫濕度報警門限值，以及報警記錄。采集到的各種數據和存儲的報警信息可以按照指定的協議傳送給上位主控制器進行處理。
圖4所示是該系統中的按鍵顯示、數據存儲和串行通訊電路。圖中，當單片機從ADIN1和ADIN2口采集到溫濕度數據以后，首先把濕度值送到數碼管顯示，同時點亮濕度指示燈，表示現在顯示的是濕度。通過按2號鍵和3號鍵可以切換溫濕度顯示，其中2號鍵顯示濕度，3號鍵顯示溫度，顯示溫度時同樣會點亮相應的指示燈。如果檢測到溫濕度超過門限，則點亮報警燈，以表示數據超限。按1號鍵可以進行相應溫濕度門限和傳感器地址的設定。數據設定完成以后，可通過兩個IO口編程模擬I2C總線協議以把數據存入指定位置，從而使斷電后再開機時，數據能正常讀出。由于單片機IO口有限，該系統又采用兩片SN74HC373芯片擴展了8個IO口以滿足設計要求。為了保證電平兼容，這部分電路均采用3.3V電壓供電。數據采集轉換完成以后，系統可直接通過單片機的UASRT(異步串行通訊口)接到MAX3485通訊芯片，以便按照指定的協議把數據傳送給上位機。
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