基于MSP430單片機(jī)的溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種基于MSP430單片機(jī)的測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，用此實(shí)驗(yàn)可代替教學(xué)中傳統(tǒng)的熱敏電阻結(jié)合電流表的測(cè)溫實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)采用熱敏電阻和斜率A／D轉(zhuǎn)換來(lái)測(cè)量溫度，并由液晶顯示屏顯示出來(lái)。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生更好的掌握傳感器、單片機(jī)、集成電路以及計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。
關(guān)鍵詞：MSP430；溫度測(cè)量；斜率A／D；液晶顯示

隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也不斷進(jìn)步，新的科學(xué)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域里廣泛應(yīng)用。高等教育是培養(yǎng)高水平人才的重要途徑，但目前某些教學(xué)內(nèi)容還比較落后，并沒(méi)有跟上現(xiàn)代科技的發(fā)展。在高等教育的課程中引入更多的現(xiàn)代技術(shù)，有利于對(duì)人才的培養(yǎng)。本文介紹一種應(yīng)用MSP4 30單片機(jī)測(cè)量溫度的方法，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)中相對(duì)落后的熱敏電阻結(jié)合電流表的實(shí)驗(yàn)方法。

1 溫度測(cè)量部分
用于測(cè)量溫度的溫度敏感元件有很多種，比如熱電偶、熱敏電阻、集成溫度傳感器、數(shù)字溫度傳感器等等。本系統(tǒng)采用的是熱敏電阻。熱敏電阻由對(duì)溫度非常敏感的半導(dǎo)體陶瓷質(zhì)工作體構(gòu)成。與一般常用的金屬電阻相比，它有較大的電阻溫度系數(shù)，可以獲得較高的溫度分辨率。不同材料制成的熱敏電阻適用的測(cè)溫范圍不同，如CuO和MnO2制成的熱敏電阻適用于-70～120℃，適于測(cè)量體溫。溫度是模擬量，要把被測(cè)的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以供單片機(jī)處理。為了節(jié)約成本，可以通過(guò)斜率A／D轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。斜率A／D轉(zhuǎn)換是利用外接電容的充電和放電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電路連接如圖1所示。

應(yīng)用MSP430的比較器(Comparator_A)和定時(shí)器(Timer_A)，可以測(cè)量熱敏電阻的阻值。根據(jù)阻值和溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以得出待測(cè)的溫度，實(shí)現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換。將Comparator_A的CA0端接外部信號(hào)，CA1端接內(nèi)部參考電壓0．25Vcc。Timer_A工作在捕獲模式，下降沿捕獲，通過(guò)CCI1B捕獲CAOUT。先使P1．2端口輸出高電平，通過(guò)Rref給電容C6充電。充電完畢時(shí)，CA0端電壓高于CA1端電壓，CAOUT輸出1。讀Timer_A的計(jì)數(shù)值t0，t0=TAR。然后再使P1．2端口輸出低電平，電容C6通過(guò)Rref放電，當(dāng)CA0端電壓降至0．25Vcc時(shí)，Comparator_A輸出翻轉(zhuǎn)，CAOUT輸出0，Timer_A通過(guò)CCI1B捕獲到下降沿，觸發(fā)定時(shí)器中斷，讀出捕獲值CCR1，t1=CCR1。C6通過(guò)Rref放電到0．25Vcc的時(shí)間time_ref=t1-t0。再對(duì)熱敏電阻Rsens充電和放電，同樣測(cè)出C6通過(guò)Rsens放電到0．25Vcc的時(shí)間time_sens。由下面的公式可以計(jì)算出熱敏電阻(Rsens)的阻值。