温度传感器综合测量模块实验指导书.doc

实验 温度传感器综合测量 实验目的 1、学习MSP430G2553单片机内部ADC10和定时器的使用方法。 2、熟悉DS18B20和LM35温度传感器的原理和使用方法。 3、掌握PT100测温的原理和方法。 二、实验设备 LaunchPad开发板、温度传感器综合测量模块、MSP430实验底板、PC机、CCS开发工具。 实验原理 1、ADC10和定时器在本实验的应用 ADC10 是MSP430单片机的片上模数转换器，转换位数为10比特。ADC10的最大转换速率大于 200kHz ，转换精度为 10位，其转换时钟源可选择，编程可选择片上电压参考源（2.5V 或者1.5V ）。在MSP430 的ADC10上有 15个通道，其中有8 个外部输入通道，还有对内部温度传感器采样通道（通道10）。ADC10有多种采样模式，分别为单通道采样、重复单通道采样、顺序采样和重复顺序采样。 本实验ADC10设置成多次连续采样模式，基准电压1.5V，ADC10开中断，ADC10SC触发采集，采样从通道10到通道0顺序采样，然后再回到通道10。这样每当ADC10对一个通道完成一次采样，将触发一次中断，在中断中我们将采样值ADC10MEM读出。 定时器TA1在本实验中主要完成对ADC10采样间隔的设置。由于ADC10连续采样从一个通道跳到另一个通道需要ADC10SC触发采集，既运行ADC10CTL0 |= ADC10SC+ENC，因此我们利用TA1计数中断可实现对采样间隔的设置，TA1每中断一次则进行一次ADC10SC触发采集。 定时器TA1计数中断的原理：每个时钟周期计数值TA1R加1，当TA1R超过寄存器TA1CCR0中的数值时触发一次中断。我们往寄存器TA1CCR0写入0~65535中的一个数字，根据TA1选用的时钟源，我们可以算出每两次中断间的时间间隔，从而可完成对ADC10采样间隔的设置。 2、DS18B20测温 DS18B20 数字温度传感器提供9位至12位温度测量, 并有报警功能，和非易失性用户可编程上下限触发点。DS18B20 通过一线制总线通讯，按照定义只需一根数据线（和地）与中央微处理器通讯。工作温度范围为-55°C到+125°C，在-10°C到+85°C 精确至±0.5°C 。另外， DS18B20可直接从数据线获取电源（寄生供电），无需外部电源供电。DS18B20在750ms ( 最大值) 内温度转换成12位数位字，将数据存入温度寄存器。 每个DS18B20 都有一个独一无二的64位序列编码，允许多个DS18B20 工作在同一一线制总线。因此，用一个微处理器控制分布在大面积内的多个 DS18B20很简单。本实验只对一个DS18B20操作，此部分不做详述。 表1 DS18B20管脚描述 图1 DS18B20的外部供电模式 图2 DS18B20框图 DS18B20的核心功能是它的直接到数字温度传感器。温度传感器的分辨率可以配置成 9，10，11，12位，相应的递增量分别为 0.5°C，0.25°C，0.125°C，和 0.0625°C。加电默认分辨率为 12位。DS18B20加电后处于低功率空闲状态.要开始温度测量和 AD转换，主器件必须发一个转换温度 [44h]命令。转换之后，温度数据结果存储在暂存器中的 2字节温度寄存器中，而且DS18B20恢复到空闲状态。 图3 DS18B20温度寄存器格式 单片机向DS18B20发送命令和从DS18B20的温度寄存器中读取数据都是单片机和DS18B20的通信方式，包括DS18B20复位时序、单片机对DS18B20的读写时序。 （1）DS18B20复位时序 所有与DS18B20 的通讯都以一个初始化序列开始，包括来自主器件的复位脉冲接着是来自DS18B20的存在脉冲，其时序如图4。当DS18B20发送存在信号来回应复位，它向主器件表明自己在总线上并准备好工作。 图4 DS18B20复位时序 在初始化序列期间,总线主器件通过拉低总线至少480μs来发送(TX)复位脉冲。然后主器件释放总线，并进入接收模式(RX)。总线被释放时，5kΩ上拉电阻拉高一线制总线。DS18B20探测到上升沿时，等待 15μs 至 60μs ，然后通过拉低总线60μs 至 240μs 来发送存在脉冲。 （2）单片机对DS18B20的读写时序 图5 DS18B20的读写时序 掌握以上内容后，还必须知道DS18B20的功能命令集合，见下表。 表2 DS18B20功能命令集合 单片机访问DS18B20的执行顺序如下： 步骤1 初始化 步骤2 ROM 命令（接着是所需的数据交换） 步骤3 DS18B20 功能命令（接着是所需的数据交换） 每