基于MSP430的智能溫度檢測系統設計

　　1 引言

　　隨著設備的電氣化和自動化程度不斷提高， 對設備和環境進行實時監控顯得尤為重要。傳統的測溫器件熱敏電阻測出的一般是電壓， 需要再轉化為相應的溫度， 這就要有其它外部硬件的支持。因此硬件電路比較復雜， 設計成本也比較高。智能溫度檢測系統采用的是一種改進型智能溫度傳感器DS18B20, 數字溫度傳感器通過單總線與單片機連接， 系統結構簡單， 抗干擾能力強， 適合于惡劣環境下進行現場溫度測量， 也可應用于倉庫測溫、高層空調控制和農業生產過程監控等領域。

　　2 溫度檢測系統硬件構成

　　該溫度檢測系統由主控制器MSP430F149、存儲模塊CAT24WC64、液晶顯示模塊HTM1602A、語音報警模塊ISD1420、矩陣鍵盤和單總線接若干溫度傳感器DS18B20組成。系統硬件框圖如圖1所示。由圖可見， 多點溫度測量電路只占用了MSP430F149 的一個普通IO口， 系統資源利用率較高。

圖1 系統硬件總體電路圖

　　2. 1 DS18B20

　　2. 1. 1 DS l8B20的內部結構

　　DS18B20的內部結構如圖2 所示， 主要由四部分組成： 光刻ROM、溫度傳感器、非易失性的溫度報警觸發器TH 和TL 配置寄存器。DS18B20 可以有多種封裝形式， 在TO - 92封裝中， 如圖2 （ a ）所示， GND 為接地引腳， DQ 為數據輸入/輸出引腳，VDD為可選的外部電源供電引腳， 在寄生電源工作方式下接地。光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的， 它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM 的排列是： 開始8位（ 28H ）是產品類型標號， 接著的48 位是該DS18B20自身的序列號， 最后8位是前面56位的循環冗余校驗碼。

　　光刻ROM 的作用是使每一個DS18B20 都各不相同， 這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。

圖2 DS18B20整體結構圖

　　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。