基于MSP430F149的溫濕度記錄儀的設計說明書
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文獻綜述 畢業(yè)論文(設計)題目:基于 MSP430 的溫濕度記錄儀的設計 二級學院: 專業(yè)年級 專業(yè) 姓名: 指導教師: 1 前言 數(shù)字式溫濕度儀,是集傳感器技術、計算機技術、通訊技術與一體的數(shù)據(jù)記錄儀。絕 大部分電子產(chǎn)品都要求在干燥條件下作業(yè)和存放。據(jù)統(tǒng)計,全球每年有1/4以上的工業(yè)制造 不良品與潮濕的危害有關。對于電子工業(yè),潮濕的危害已經(jīng)成為影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素 之一。 數(shù)字式溫濕度記錄儀廣泛應用于農(nóng)業(yè)研究、工業(yè)、環(huán)保、衛(wèi)生防疫、實驗室、建筑業(yè)、 倉儲運輸、博物館、溫室等領域,進行溫濕度監(jiān)測記錄的儀器。并可將采集記錄的數(shù)據(jù)傳 送給計算機進行處理。 隨著科學技術的快速發(fā)展,人們的生活水平越來越高,為了滿足人們?nèi)找嫣岣叩纳?要,對室內(nèi)溫濕度等環(huán)境的調(diào)節(jié)至關重要。本文采用數(shù)字溫濕度傳感器對溫濕度環(huán)境同時 進行監(jiān)測,采取此系統(tǒng)不僅有控制方便、簡單、靈活性大和可以大幅度提高被控溫濕度的 技術指標等優(yōu)點,而且數(shù)據(jù)測量和傳輸精度都很高,其也經(jīng)濟實惠。此系統(tǒng)設計的目的在 于服務廣大的人民群眾,方便人們的生產(chǎn)生活。 2 正文 2.1 溫濕度記錄儀的要求 溫濕度記錄儀需具備如下基本功能: 1) 測量:內(nèi)置溫濕度傳感器或可連接外部溫濕度傳感器測量溫度和濕度; 2) 記錄存儲:自動記錄和存儲測量的溫濕度值; 3) 數(shù)據(jù)傳送:將保存的測量數(shù)據(jù)通過某種方式傳送或下載到計算機; 4) 編程:如設置采樣速率、數(shù)據(jù)傳送方式和間隔、報警設置等; 5) 分析:通過自帶的軟件對溫濕度數(shù)據(jù)進行必要的分析; 2.2 溫濕度記錄儀的模塊選擇 溫濕度記錄儀由 FLASH 存儲器、外部時鐘、電源電路、報警器、溫濕度傳感器、液 晶顯示、MSP430 單片機等模塊組成。并且能夠與 PC 機通信,將數(shù)據(jù)傳送到 PC,再進行 分析綜合,有助于對整體趨勢的把握。 由于低功耗的需求,選用了 MSP430f149 作為主控制器。MSP430 系列是所有主流單 片機芯片中能耗最低的。其在一個芯片上集成了中央處理器和許多模擬、數(shù)字電路,提供 了單片解決的方案。單片機 MSP430 工作電壓范圍為 1.83.6V,有一種活動模式,耗電電 流為 250uA;有五種低功耗模式, 0.1uA 為 RAM 保持模式下的耗電電流,0.7uA 為實時時 鐘模式下的電流。輸入輸出口的最大漏電流僅為 50nA。 串口采用 MAX3232,具有關斷模式,電流僅為 1uA,有效的降低了功率的消效并延 長了電池的使用時間。 存儲芯片選用了 nand-flash 系列的 AT45DB161D,其有三種工作模式,典型待機電流 為 25uA,典型掉電電流為 9uA,典型讀取電流 7mA。 時鐘芯片選用 DS1302 ,工作電壓范圍 2.05.5V,當電壓為 2V 時,能保存時鐘和數(shù) 據(jù)信息,且電流小于 300nA,也就是說率小于 1mw,因此功耗很低。 使用的溫濕度傳感器 SHT10 體積小,精度高,數(shù)字輸出等特點給設計者帶來很大方便。 LCD 液晶顯示器的優(yōu)點是顯示的內(nèi)容多,控制簡單,功耗低,可以顯示字符、圖片等 內(nèi)容; 2.3 Altium Designer 的介紹和使用 EDA(電路設計自動化)軟件融合了原理圖繪制、電路仿真、 PCB 繪制、自動布線、 信號完整性分析和設計輸出等技術,給使用此系統(tǒng)的人們提供了輕松的設計方法,是一種 快捷高效的設計研發(fā)途徑。該系統(tǒng)已經(jīng)在很大程度上加快了印刷電路板的設計效率和產(chǎn)品 質(zhì)量。 EDA 指的是將整個設計過程中由人完成的部分現(xiàn)在交給計算機來完成此任務。例如電 路原理圖的繪制、印刷電路板文件的制作、執(zhí)行電路仿真等工作。隨著電子科技的迅速發(fā) 展,多功能器件層出不窮,電路的設計也變得很復雜,這些工作想要靠手工完成,幾乎是 不可能的事情,電路設計自動化已經(jīng)成為必然的趨勢,設計人員開始使用簡單方便的 CAD(計算機輔助設計)軟件來進行設計,除了能夠畫原理圖和設計印刷電路板,也能夠 打印各種報表。 Altium Designer 不僅沿用了 EDA、CAD 的基本功能和特點,還擴展了一些改進的高 端的功能。該平臺拓展了板級設計的傳統(tǒng)界面,集成了可編程片上系統(tǒng)和現(xiàn)場可編程門陣 列設計功能,從而允許設計人員能集成系統(tǒng)設計中的印刷電路板設計與現(xiàn)場可編程門陣列 和嵌入式設計。在繼承先前 EDA 軟件功能的基礎上,此軟件綜合了現(xiàn)場可編程門陣列設 計、嵌入式系統(tǒng)軟件設計的功能,對計算機的系統(tǒng)需求比以前的版本要高。 功能介紹:1、原理圖設計;2、PCB 設計;3、嵌入式開發(fā);4、現(xiàn)場可編程門陣列的 開發(fā);使用時,首先在軟件建立一個 PCB 的工程文件,然后向工程中添加原理圖文件,最 后再向工程中添加 PCB,更新 PCB,設計 PCB。 2.4 程序部分 軟件部分可分為主程序、中斷程序和各種子程序。在主程序和中斷程序里調(diào)用數(shù)據(jù)接 收、A/D 轉換、數(shù)據(jù)存儲、顯示、數(shù)據(jù)上傳等子程序。在沒有和 PC 機連接的情況下,單 片機執(zhí)行完操作后,若沒有操作,會進入休眠狀態(tài),直到與上位機相連,將單片機喚醒。 當單片機與 PC 相連時,可以接收上位機發(fā)送來的命令并執(zhí)行,上傳相應的數(shù)據(jù)。 3 小結 通過對文獻的學習使我的畢業(yè)設計完成的很順利,也使我獲得了很多知識。通過閱讀 我掌握了溫濕度記錄儀的基本要求,和選擇元器件的原則。按照書中的內(nèi)容,我學會了使 用 Altium Designer 軟件,能夠完成 繪制原理圖、更新 PCB、制作印刷電路板等內(nèi)容。除此 之外,通過對 C 語言的學習能夠簡單的編程。 參考文獻: 1 胡大可MSP430 系列 Flash 型超低功耗 16 位單片機北京航空航天大學出版社, 2001 2 蔡純潔,邢武PIC16/17 單片機原理和應用,合肥:中國科學技術大學出版社, 2001 3 張雪彤,張榮華,胡書敏等大洋中脊熱水探測與新型傳感器J 地質(zhì)論評, 2006 4 沈建華,楊艷琴MSP430 系列 16 位超低功耗單片機原理與應用M 北京:清華 大學出版社,2004 5 童詩白,華成英模擬電子技術M 北京:高等教育出版社, 2001 6 陳延奎基于 80C51 單片機的通用數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)J機械出版社,2008 7 李朝青 單片機&DSP 外圍數(shù)字 IC 技術手冊北京:北京航空航天大學出版社, 2005 8 袁濤等單片機 C 高級語言程序設計及其應用北京:北京航空航天大學出版社, 2001 9 晶辰工作室編Visual Basic 6.0 中文版實用參考手冊專著 :語句、函數(shù)、對象與 方法篇.北京:電子工業(yè)出版社,1998 10 何希才,薛永毅,姜余祥傳感器技術及應用北京 :北京航空航天大學出版社, 2005 11 李道華,李玲,朱艷傳感器電路分析與設計武漢 :武漢大學出版社,2000 12 利爾達,沈建華,楊艷琴MSP430 系統(tǒng) 16 位超低功耗單片機實踐與系統(tǒng)設計, 2005 13 金海龍基于 MSP430 的高精度溫度測量的補償方法,單片機與嵌入式系統(tǒng)應用, 2001 14 張希 ,王德銀MSP430 系列單片機實用 C 語言程序設計北京:人民郵電出版 社,2005 15 葉樹明基于 C8051F040 單片機的便攜式心電監(jiān)護儀的低功耗設計電子器件, 2007 16 沈建華MSP430 系列 16 位超低功耗單片機原理與應用北京:清華大學出版 社,2004 17 孫建軍小型血液溫度監(jiān)測記錄儀研制. 中國醫(yī)療器械信息,2006,12:21 - 24 18 熊磊基于 MSP430F11X 的低功耗溫度記錄儀電子產(chǎn)品世界,200218- 20
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