基于MSP430G2231实现的温度控制器(于秀波).doc

MSP430G2系列Launchpad开发板应用实例作品 基于MSP430G2211实现的温度控制器 美国德州仪器半导体技术上海（有限）公司 西安电子科技大学MSP430单片机联合实验室 2011年12月 目录 第一章 作品概述 - 2 - 1.1 作品基本情况介绍 - 2 - 1.1.1 MSP430G2231简介 - 2 - 1.1.2 作品功能简介 - 2 - 1.1.3 作品应用意义与设计要求 - 2 - 1.2 总体方案介绍 - 3 - 1.2.1 系统硬件结构 - 3 - 1.2.2 系统软件结构 - 4 - 第二章 硬件系统设计 - 5 - 2.1 MSP430G2系列Launchpad开发板组成及硬件资源介绍 - 5 - 2.2 传感器选型及性能指标参数介绍 - 5 - 2.3 各单元电路介绍 - 7 - 2.3.1 传感器及信号调理电路 - 7 - 2.3.2 电源模块 - 7 - 2.3.3 继电器控制电路 - 8 - 2.3.4 LCD接口及Launchpad接口部分 - 9 - 2.4 系统原理图及元器件清单 - 9 - 2.4.1 整体电路 - 9 - 2.4.2 元器件清单 - 10 - 2.5 PCB板设计要求和注意事项 - 11 - 2.6 硬件安装调试注意事项和调试、测试说明 - 15 - 3.1 监控程序总体流程图介绍 - 17 - 3.2 各功能子程序在CCS环境下的设计与调试方法介绍 - 18 - 3.2.1 初始化程序 - 18 - 3.2.2 LCD显示程序 - 18 - 3.2.3 AD采样程序 - 21 - 3.2.4 继电气控制程序 - 22 - 3.2.5 定时器中断 - 23 - 3.3 完整监控软件程序的调试方法介绍 - 25 - 第四章 总结与思考 - 27 - 4.1 技术总结 - 27 - 4.2 问题与思考 - 28 - 第一章 作品概述 1.1 作品基本情况介绍 1.1.1 MSP430G2231简介 本实例使用芯片为MSP430G2231，其内部主要资源包括：低功耗16位MSP430微处理器；2KB的Flash存储器，128B的RAM，一个带两路捕获功能的定时器模块TA2，支持SPI和I2C通信的通用串行接口USI，8通道10位ADC（6路外部输入+1路内部温度传感器+1路内部电压），LF、DCO、VLO组成的时钟系统，10个通用IO口（P1.0~P1.7，P2.6，P2.7）。 该款单片机继承了MSP430系列单片机的优点：低供电电压范围：1.8V~3.6V；超低功耗：活动模式--220 μA at 1 MHz, 2.2 V，待机模式--0.5 μA， 关机模式（保留RAM）--0.1 μA；拥有五种节电模式；低于1us的待机唤醒速度；16位精简指令集，指令周期可达62.5ns；基本时钟模块配置：高达16MHz的带校准的内部时钟，内部超低功耗的低频振荡器，32KHz的晶振，外部数字时钟源；串行板上编程；2线制JTAG接口的在线仿真逻辑等。 本实例中主要使用到的单片机资源包括ADC10，定时器TA2和通用IO口。软件上用到ADC中断和定时器中断。具体内容将在以下章节加以介绍。 1.1.2 作品功能简介 本作品为温度控制器，利用热电阻温度传感器进行温度检测，并通过设置上下限对温度进行继电器加电/断电的温度控制，并对当前温度和继电器状态在LCD上进行显示。 1.1.3 作品应用意义与设计要求 本作品要求使用Launchpad开发板配合简单的模拟电路扩展板实现对温度的测量，要求采用热电阻温度传感器，尽量提高测温精度及灵敏度，通过液晶显示当前温度，并根据既定的温度上下限，判断当前温度是否超限。若温度低于下限，则将继电器状态设为开，即接通外部用电器；此时，温度会逐渐升高，而当温度升至上限，单片机则会使继电器断开，即关掉用电器。 通过功能要求可以看出，本作品非常适于简单的温度控制器应用，如饮水机加热系统、空调温度控制系统、工业加工过程的温度控制器以及热水器等等，加上G2单片机低廉的价格，应用前景十分广泛。 1.2 总体方案介绍 1.2.1 系统硬件结构 系统硬件结构如图1.1所示，其中，电源模块为其他各模块提供3.3V和±5V电压。测温电路采集到的温度信号交由单片机进行温度采样，而继电器控制部分则由单片机的一个普通I/0提供控制信号，即时钟脉冲，I/O口每发一个脉冲则继电器状态翻转一次。而液晶部分由单片机两个I/O作为串行显示方式的时钟线和数据线。各模块具体设计将在第二章进行详细说明。图中的电源模块、温度测量、继电器控制和LCD显示模块做在了一块板子上，再通过插针与Launchpad相连。 图1.1 系统硬件结构 1.2.2 系统软件结构 本实例软件结构较为简单