基于MSP430單片機的智能溫度檢測系統設計

2. 1. 2 DS18B20的工作過程

訪問DS18B20的工作順序通常為： 初始化， 發送ROM 操作命令， 發送RAM 操作命令。通過初始化復位工作使主設備知道傳感器DS18B20存在并準備工作。通過發送ROM 命令可以知道某個特定的DS18B20是否存在并且是否超過溫度警界值。

共有5種ROM操作命令， 分別是讀ROM （ 33H ）、匹配ROM （ 55H ）、搜索ROM （ FOH ）、跳過ROM（ CCH）、告警搜索命令（ ECH ）。通過發送RAM 操作命令， 可以設定電源供電方式， 啟動溫度轉化， 讀寫DS18B20的暫存區。共有6種功能命令， 分別是轉換溫度（ 44H ）、讀暫存區（ BEH ）、寫暫存區（ 4EH ）、復制暫存區（ 48H ）、重調EEPROM （ B8H ）、讀電源供電方式（ B4H ）。每條命令有不同代碼， 在總線上傳送時， 由器件根據接收的命令代碼完成相應的操作。因此DS18B20的單線通信功能是分時完成的， 它有嚴格的時序要求。

2. 2 MSP430F149

本設計的主控芯片采用美國德州儀器公司的16位帶FLASH 單片機MSP430F149。它具有處理能力強、運行速度快、功耗低等優點。其工作電壓為1. 8V ~ 3. 6V; CPU 運行正交的精簡指令集。片內寄存器數量多。存儲器可實現多種運算。

MSP430F149中斷源較多并可任意嵌套， 系統處于省電狀態， 用中斷請求喚醒只需6 微秒。它還具有豐富的外圍器件。其16位定時器T imerA具有4種工作模式， 可同時進行多個捕獲/比較功能； 48個可獨立編程的I /O 口； 2 個串行通信接口微秒ART0與微秒ART1; FLASH 存儲器多達60KB, 擦寫次數可達10萬次。該款芯片的超低功耗和良好的性能價格比使其非常適合工業監控領域。

2. 3 語音報警模塊

對于溫度的超限情況進行報警， 系統采用語音報警方式。語音報警由ISD1420 芯片控制， 它具有分段錄放功能， 每次錄放時間為20S。預先錄制好的溫度語音， 由MSP430單片機判斷被測溫度， 當測量值高出或低于標準值時放出各自相應的錄音， 從而實現溫度的報警功能。

2. 4 溫度顯示模塊

液晶顯示模塊HTM 1602A 是基于S6A0069 芯片構建的2行l6列字符型的LCD 液晶顯示模塊， 其字符顯示的分辨率是5 ×8 （即每個字符是由一個5× 8的點矩陣構成）。基于S6A0069所編寫的控制程序亦可以很方便地應用于其它大部分字符型液晶顯示模塊。因此選用HTM 1602A 模塊顯示系統的測溫結果。

2. 5 數據存儲模塊

系統采用CAT24WC64 作為存儲芯片。

CAT24WC64是一個64k位串行CMOS EEPROM, 內部含有8192個8位字節， 具有一個32 字節寫緩沖器， 該器件通過I2C 總線接口進行操作， 有專門的寫保護功能。測溫系統采用CAT24WC64用來集中記錄單總線上所有溫度傳感器的注冊信息， 即按地址順序存放DS18B20 的64位光刻ROM 序列碼。每個序列碼占用8字節空間， 系統管理程序會以8字節為基數計算傳感器注冊碼的地址序號， 并反饋給用戶作為傳感器的標識號。

2. 6 串口通信接口電路設計

將MSP430F149單片機采集的溫度數據傳輸到上位機， 利用MSP430 單片機的通訊接口連接到RS232串行口接收或發送數據和指令， 但是單片機的TTL電平和RS232不兼容， 因此使用MAX232進行電平轉換， 其接口電路圖如圖3所示。

圖3 MSP430F149與PC機的串行接口電路

MSP430 有兩組通訊接口， UTXD0、URXD0 和UTXD1、URXD1, 這里用的是第一組。MSP430F149單片機3. 3V 的信號由UTXD0出來輸入到MAX232的T1 IN 腳， 轉換成±15V的信號由T1OUT 送到通訊標準接頭的2腳（ RXD） , ±15V 的信號由通訊標準接頭的3腳（ TXD ）出來輸入到MAX232 的R1 IN腳， 轉換成±15V 的信號由R10UT 送到單片機的URXDO。