以單片機(jī)為核心的溫度檢測儀的設(shè)計(jì)

在壓控振蕩器LM331中，可實(shí)現(xiàn)電壓與頻率之間的轉(zhuǎn)換。作為一種芯片，它具備如下特點(diǎn)：可自由轉(zhuǎn)化模擬電壓，將其置換為可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸、可直接輸入計(jì)算機(jī)、抗干擾能力極強(qiáng)的脈沖串。利用MSP430F149單片機(jī)中的Timer模塊，可檢測其輸出頻率大小，以完成A／D之間的轉(zhuǎn)換功能。在壓控振蕩器LM331中，可使用其溫度補(bǔ)償功能，并具有極強(qiáng)的溫度穩(wěn)定性。另外，在該器件的脈沖輸出過程中，可兼容多種邏輯形式，既可采取單電源供電，也可采取雙電源供電，其中基電壓控制在5～40 V范圍內(nèi)，最大非線性誤差控制在0．01％內(nèi)。
經(jīng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，壓控振蕩器LM331的電壓與頻率關(guān)系式表示如下：
f0=KVi
式中：K=Rs／(2．09Rt·Ct·RL)；Rs=Rs1+Rs2。
因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/MSP430F149">MSP430F149是16位的計(jì)數(shù)器，所以在此設(shè)計(jì)中就選用的具體參數(shù)為：Rs=33 kΩ，Rt=6．8 kΩ，Ct=2 200 pF，RL=100kΩ。由于Rs，Rt，Ct，RL對(duì)f0的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生直接影響，其計(jì)算結(jié)果也會(huì)有所區(qū)別。因此，在該組電路中，主要采用精密電阻計(jì)算，電容則選用漏電流偏小的云母電容。
LM331的電路原理圖如圖3所示。

2．2．2 通信接口
在MSP430F149中配有通用的通信串行接口，可允許7位、8位串行位流。串行位流主要以預(yù)設(shè)速率進(jìn)行，且由外部時(shí)鐘確定的速度做出移入或移出動(dòng)作。MSP430F149傳送單片機(jī)和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)，應(yīng)通過RS 485接發(fā)器進(jìn)行接收或發(fā)送；再通過嵌入式網(wǎng)關(guān)ATmega128接入以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)用戶的遠(yuǎn)程訪問功能。其中，數(shù)據(jù)通信方式為全雙工、4線形式，波特率約57 600b／s，通過MSP430F149單片機(jī)中的P口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。

2．2．3 鍵盤顯示
通過鍵盤接口，可完成行列掃描。在系統(tǒng)工作過程中，MCU會(huì)持續(xù)查詢、檢查按鍵是否按下，造成工作效率低下。因此，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮采取I／O口形式，來完成鍵盤輸入的中斷。MSP430F149單片機(jī)中P1口和P2口都可以用來處理外部事件中斷問題，與高效率、精確化工作要求正好相符。在MSP430F149單片機(jī)中，將鍵盤接入P2口，極大地提高了工作效率。
在該沒計(jì)中，采取主控制驅(qū)動(dòng)支撐顯示單元，通過HD44780液晶顯示完成整個(gè)工作。這種模塊形式，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，便于裝配等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)擁有標(biāo)準(zhǔn)化接口，確保各種性能的充分發(fā)揮。除了可以顯示192個(gè)標(biāo)準(zhǔn)字符之外，還可完成8個(gè)自定義特殊字符的顯示。

3 軟件設(shè)計(jì)
3．1 軟件設(shè)計(jì)的語言
MSP430F149單片機(jī)可以采用C語言編程完成整個(gè)程序設(shè)汁工作，其程序設(shè)計(jì)提高了開發(fā)調(diào)試效率。由于采用C語言編程，其所產(chǎn)生的文檔資料容易理解，而且便于移動(dòng)使用。C語言編程應(yīng)用在MSP430系列中時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)C語言編程具有較高兼容性。且在軟件設(shè)計(jì)過程中，可選擇模塊化方法，確保程序結(jié)構(gòu)一目了然，對(duì)今后系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)展提供了非常重要的參考作用。
3．2 軟件設(shè)計(jì)的模塊
在軟件模塊設(shè)計(jì)中，其主要程序?yàn)椋褐鞒绦?、通信模塊、顯示模塊、鍵盤處理模塊、Timer計(jì)數(shù)模塊、A／D轉(zhuǎn)換模塊等。當(dāng)系統(tǒng)在工作狀態(tài)下，對(duì)程序?qū)嵭谐跏蓟幚?，?dāng)完成這一程序后，進(jìn)入巡回模式。如果在此過程中發(fā)生了中斷事件，則可自動(dòng)判斷中斷源位置，并連接相關(guān)的中斷服務(wù)。軟件流程圖如圖4所示。

4 結(jié)語
在該系統(tǒng)中，主要采用鉑電阻Pt100，具備較強(qiáng)的可靠性，且線性度較好，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，在測量環(huán)境的高精密度上發(fā)揮著重要的作用。
以MSP430F149為核心的溫度檢測儀對(duì)溫度有著靈敏的反應(yīng)，其中用來采集的控制器具有成本低、功耗低、抗干擾能力很強(qiáng)的特點(diǎn)，可以滿足不同的需要，因此MSP430F149為核心的溫度檢測儀，可以在各種溫度檢測系統(tǒng)中應(yīng)用。
在現(xiàn)場條件極其惡劣的情況下，MSP430F149系統(tǒng)中采用壓頻間的轉(zhuǎn)換技術(shù)來實(shí)現(xiàn)A／D的轉(zhuǎn)換，避免了直接用MSP430中的A／D轉(zhuǎn)換引起測量誤差較大的缺點(diǎn)。此設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)就是在工作程序中采用了查表法，這樣可以對(duì)測量值進(jìn)行線性化的補(bǔ)償，測量精度得到了提高。