温度报警系统的设计与实现.doc

1 绪论 1．1 温度传感器的发展现状课题及我的工作随着人民生活的改善，安全问题变更加重要。目前，在许多情况下环境的温度进行限定，其中包括人的生活工作环境、仪器设备的工作环境以及动植物的生长环境等。环境温度超过限定值，对所处环境的人或设备造成影响，个人和社会造成巨大的损失和社会影响。因此，在某些特定环境内温度报警器来对温度进行实时监控并做到超温报警51单片机的指令是采用的被称为“ CISC ”的复杂指令集，共具有111指令。而MSP430单片机采用了精简指令集（ RISC ）结构，只有简洁的27条指令，还有24条无需ROM补偿的仿真指令，众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。仿真工具简单便宜在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。寄生电源供电方式外部电源供电方式寄生电源方式： 如图所示，在寄生电源供电方式下，DS18B20从单线信号线上汲取能量：在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。 要想使DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。????因此，图()电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供电系统中。并且工作电源VCC必须保证在5V，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。外部电源供电方式在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统比寄生电源方式多接一根VCC引线在外接电源方式下，可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点，即使电源电压VCC降到3V时，依然能够保证温度量精度。1 温度报警系统的硬件框图 温度报警系统的硬件框图如图（3）所示。温度报警系统主要由单片机主电路、温度传感电路、液晶显示电路、键盘电路、报警电路、电源电路六部分电路组成。 3．2 温度报警系统的电路设计 温度报警系统的电路设计具体地说有：单片机系统时钟电路的设计、单片机系统复位电路的设计、温度传感电路的设计、液晶显示电路的设计、键盘电路的设计、报警电路的设计、电源电路的设计。 3．2．1 单片机系统时钟电路的设计 MSP430F147基础时钟模块有3个时钟输入源：分别是LFXTICLK——低频时钟源（32.768KHZ）；XT2CLK——高频时钟源（8MHZ）；DCOCLK——数字控制RC振荡器。低频时钟源和高频时钟源的接法分别如图（4）的Y1和Y2。 DCO振荡器是一个可数字控制的RC振荡器，它的频率随供电电压、环境温度变化而具有一定的不稳定性。频率和工作电压的关系如图（5）所示。 上电复位后，DCOCLK被默认使用，DCOR被复位，DCO位被设置到标称初始频率。而且无论LFXT1或XT2CLK产生MCLK（系统主时钟）失败，DCO将被自动选择以确保系统可靠工作。虽然DCO的频率具有一定的不确定性，但用户可以通过设置DCOCTL（DCO控制寄存器）来获得想要的频率。因此选择DCO作为本设计的振荡器，因为是内部振荡器，故不需要外接电路。 3．2．2 单片机系统复位电路的设计 （1）专用μP监控电路 专用μP监控电路又称为电源监视电路，具有上电时产生可靠复位信号和电源电压跌到“门槛值”时产生复位信号等功能。采用专用μP监控电路作为单片机系统复位电路，虽然可以产生可靠复位信号，但电路复杂，成本高，所以并不适用。 （2）RC复位电路 本设计采用的是RC复位方式，电路如上页图（4）所示。该复位电路实现简单，成本低，上电且开关复位。RC复位电路的实