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基于MSP430单片机的热水控制器设计

AHotWaterControllerBasedonMSP430Microcontroller

周游??普

北京工业大学 电控学院

摘要:本文介绍了用MSP430F437单片机设计的一种多功能热水控制器,具有自动和手动加水、设置水温、实时显示水量及温度和报警功能，并且具有结构简单、可靠性高、成本低等特点。可以连接无线通讯模块，通讯遵循IEEE802.15.4协议，可以无缝的接入智能家居网络，用户可以通过互联网远程控制热水控制器工

作。

Abstract：AmultifunctionalhotwatercontrollerbasedonMSP430F437ispresentedinthisissue.Thesystemisabletosupplywaterbothautomaticallyandmanually.Thewatertemperaturecanbesetanddisplayedmomentarily.Andalsothecontrollerhasthefunctionofgivinganalarm.Thesystemhasthestrongsuitsofsimplearchitecturehighreliabilityandlowcost.ItcanbelinkedwiththewirelesscommunicationmoduleandfollowstheprotocolofIEEE802.15.4.Thesystemcanbeconnectedwithintelligenthomenetworkeasily,andtheuserscancommandthehotwatercontrollertoworkonInternet.

关键词:MSP430单片机；DS1820数字温度传感器；热水控制器

Keywords:MSP430Microcontroller；DS1820；HotWaterController

引言

当前市场上的热水控制器基本上采用双金属片温控，控温精度低、可靠性差、功能单一。随着微电子技术的发展，单片微处理器功能日益增强，价格低廉，在各方面得到广泛应用。在热水控制器中应用单片机，具有设计简单、可靠性高、功能易扩展等优点。热水控制器主要实现对水温的控制，并满足不同用户的个性需求。因此一个较完善的控制器应具有以下功能：

水温的测量与显示；水量的测量与显示；

用户设定功能(如水温设定，定时设定等)；对电加热管的控制功能；

一些功能键(如定时自动加水，恒温控制，手动加水，手动加热等)。安全措施(漏电检测，安全失效保护，限温保护等)。

为了适应目前正在逐渐发展的智能家居的需要，本设计还增加了无线通讯模块的接口，其通讯遵循IEEE802.15.4协议，可以方便的接入智能家居网络，用户可以通过互联网远程控制热水控制器工作。

硬件电路设计

根据热水控制器的功能要求，并结合对MSP430系列单片机的资源分析，采用此系列中的型号为MSP430F437作为电路系统的控制核心。电热水控制器的总体布局如图1所示。主要由MSP430F437单片机，温度测量模块，LCD液晶显示模块，漏电检测模块，键盘和水量档位检测模块，无线通讯接口模块几部分组成。

注：本课题为北京工业大学研究生科技基金资助课题

图1控制器总体结构框体

MSP430F437单片机

MSP430是TI公司近几年推出的16位系列单片机，最早是面向于驱动LED显示的应用设计，由于极好的用效果和很大的市场潜力，TI很快将其发展为通用单机。现已有X1XX、X3XX、X4XX几个系列，并且还不断的发展。MSP430作为一种新型的单片机，采用了TI公司必威体育精装版的低功耗技术，使其在众多的单片机中独树一帜。本设计选用MSP430F437，其驱动液晶能力高达160段，串行通信可软件选择UART/SPI模式，带有三个捕获比较寄存器的16位定时器，可在线串行编程不需要外部编程电压。

其端口设置如图2所示，在本系统中，S0~S21,COM0~COM3用于LCD显示，P3.4控制水闸开关，P3.5控制电加热管，SWITCH0~SWICTH3用于按键设计和P2.0~2.3读取水量，P3.0~P3.2用于跟DS1820通信进行水温测量，P6.6漏电检测，P6.7控制扬声器用于报警和指示。T