一種基于MSP430F1232的溫濕度檢測系統(tǒng)
2013-08-12
2 器件選擇
2.1 MSP430F1232單片機
MSP430系列單片機是TI公司推出的功能強大的超低功耗16位混合信號處理器。該系列單片機以其極低的功耗、強大的處理能力、豐富的片上外圍模塊、方便高效的開發(fā)方式等特點，被廣泛應用于便攜式儀表、智能傳感器、實用檢測儀器、電機控制等領域。為了最大限度地利用單片機端口和片內外設并降低設計成本，本設計選用MSP430F1232，該單片機有3個并行端口，一個RS485串行通訊口，同時內置10位AD采樣器，可完全滿足溫濕度采樣的精度要求。
2.2 AD590溫度傳感器
AD590是美國AD公司生產(chǎn)的二端式集成溫度一電流傳感器，該器件體積小、重量輕、性能穩(wěn)定。測溫范圍為-50～+150℃；線性電流輸出為1μA／K；線性度好，測量精度為±0.3℃；電源電壓范圍為4～30 V。當電源電壓在5～10 V之間，電壓穩(wěn)定度為1％時，其誤差只有±0.1℃。
3.2 濕度測量電路設計
集成濕度傳感器HM1500的輸出電壓在1～4 V間隨濕度線性變化，考慮到本系統(tǒng)的單電源特點，設計的濕度信號采集電路如圖3所示，該電路的測濕范圍為0～100％。
由于該電路中沒有負壓，電路的主體采用差分式減法電路，精密電阻R3=R6=2.4kΩ，R4=R7=2kΩ，用這四個電阻可調節(jié)增益。通過HM1500傳感器測量所得到的濕度電壓信號從IN端輸入。差分的另一側輸入Vs。由TL431提供2.5 V的精密電壓分壓后可得到1.0 V左右的電壓。并由此可以得到輸出電壓的計算公式為：
若輸入電壓在1～4 V之間變化，則輸出電壓就相應在0～2.5 V之間變化。調節(jié)R1可以消除不同的濕度傳感器的零點誤差。
4 顯示存儲和串行通訊電路設計
本系統(tǒng)采用3個獨立按鍵和四位七段數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示的方式，數(shù)據(jù)存儲采用。EEPROM芯片AT24C02來存儲設定的溫濕度傳感器地址、溫濕度報警門限值，以及報警記錄。采集到的各種數(shù)據(jù)和存儲的報警信息可以按照指定的協(xié)議傳送給上位主控制器進行處理。
圖4所示是該系統(tǒng)中的按鍵顯示、數(shù)據(jù)存儲和串行通訊電路。圖中，當單片機從ADIN1和ADIN2口采集到溫濕度數(shù)據(jù)以后，首先把濕度值送到數(shù)碼管顯示，同時點亮濕度指示燈，表示現(xiàn)在顯示的是濕度。通過按2號鍵和3號鍵可以切換溫濕度顯示，其中2號鍵顯示濕度，3號鍵顯示溫度，顯示溫度時同樣會點亮相應的指示燈。如果檢測到溫濕度超過門限，則點亮報警燈，以表示數(shù)據(jù)超限。按1號鍵可以進行相應溫濕度門限和傳感器地址的設定。數(shù)據(jù)設定完成以后，可通過兩個IO口編程模擬I2C總線協(xié)議以把數(shù)據(jù)存入指定位置，從而使斷電后再開機時，數(shù)據(jù)能正常讀出。由于單片機IO口有限，該系統(tǒng)又采用兩片SN74HC373芯片擴展了8個IO口以滿足設計要求。為了保證電平兼容，這部分電路均采用3.3V電壓供電。數(shù)據(jù)采集轉換完成以后，系統(tǒng)可直接通過單片機的UASRT(異步串行通訊口)接到MAX3485通訊芯片，以便按照指定的協(xié)議把數(shù)據(jù)傳送給上位機。
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