畢業(yè)設(shè)計---基于單片機的便攜式環(huán)境監(jiān)測儀設(shè)計

1、<p>　　基于單片機的便攜式環(huán)境監(jiān)測儀設(shè)計</p><p>　　專業(yè)班級： 學生姓名：</p><p>　　指導老師： 職 稱：</p><p>　　摘要 溫濕度和氣壓是環(huán)境中重要的物理參數(shù)，人類的生存和社會活動與溫濕度、氣壓密切相關(guān)。在生產(chǎn)和生活中的許多場合，不論

2、是倉庫管理、圖書保存，還是工業(yè)生產(chǎn)、居民生活，都對環(huán)境中的溫濕度、氣壓有一定的要求，在某些行業(yè)中對溫濕度、氣壓的要求更高。因此，對環(huán)境中溫濕度、氣壓的檢測和控制顯得尤為重要，溫濕度、氣壓的檢測在很多現(xiàn)代科技領(lǐng)域中也成為一項重要技術(shù)。并且隨著人們生活水平的提高，人們對自己的生存環(huán)境越來越關(guān)注，而且溫濕度、氣壓的變化與人體的舒適度和情緒也有直接的影響，所以對溫度、濕度、氣壓的檢測就非常有必要了。</p><p>　　

3、便攜式環(huán)境測試儀的設(shè)計采用智能化的測量方法實現(xiàn)對溫度、濕度、氣壓的檢測。該系統(tǒng)以MSP430單片機作為主控芯片，采用了具有精度高、成本低、體積小、接口簡單等優(yōu)點的SHT11溫濕度傳感器實現(xiàn)溫度與濕度的檢測，氣壓傳感器MPX4105實現(xiàn)氣壓的檢測，采用點陣字符型 LCD顯示溫濕度字母、數(shù)字。</p><p>　　該環(huán)境監(jiān)測儀結(jié)構(gòu)簡單，并能很好的滿足許多環(huán)境中對溫濕度及氣壓檢測范圍和精度的要求。</p>

4、<p>　　關(guān)鍵詞：MSP430單片機 傳感器 溫濕度 氣壓</p><p>　　Portable Environmental Monitor based on Single-Chip Microcomputer</p><p>　　Abstract The humiture and atmospheric pressure are important physics p

5、arameters of environment, human being's survival and public activities go hand in hand with the parameters. many situations that are in the production and the life, not only warehouse management, preservation of book

6、s, but also industrial production, residents life, all have certain request to the humiture and the atmospheric pressure of the environment, some professions have higher requirements. Therefore，it appears very imp</p

7、><p>　　The humiture and atmospheric pressure double parameters of the intelligent design test method for measuring temperature, humidity detection. This system to MSP430 single-chip microcomputer as the main co

8、ntrol chip, have used the high precision, low cost, small volume, simple interface of the advantages of SHT11 temperature ,humidity sensor and MPX4105 realize temperature and humidity test, The dot matrix characters type

9、 LED display temperature and humidity letters, Numbers.</p><p>　　That instrument structure is simple, and can satisfy the request of range and accuracy of the humiture and atmospheric pressure checks in vari

10、ous environments.</p><p>　　Keywords：MSP430 microcontroller Sensor Humiture atmospheric pressure</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p>

11、<p>　　1.1 選題背景1</p><p>　　1.2 環(huán)境監(jiān)測儀發(fā)展過程2</p><p>　　1.3 環(huán)境監(jiān)測儀發(fā)展前景3</p><p>　　2 環(huán)境監(jiān)測儀的工作原理及主要器件介紹4</p><p>　　2.1整體設(shè)計思路4</p><p>　　2.2 單片機MSP4305</p

12、><p>　　2.2.1 單片機MSP430簡介5</p><p>　　2.2.2 單片機MSP430主要特點5</p><p>　　2.2.3 單片機MSP430工作模式7</p><p>　　2.2.4 單片機MSP430端口介紹8</p><p>　　2.3 溫濕度傳感器SHT1110</p>

13、<p>　　2.3.1 溫濕度傳感器SHT11介紹10</p><p>　　2.3.2 溫濕度傳感器SHT11特點及應(yīng)用領(lǐng)域10</p><p>　　2.3.3 溫濕度傳感器SHT11工作原理11</p><p>　　2.4 氣壓傳感器MPX410514</p><p>　　2.5 I2C總線定義15</p>

14、;<p>　　3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計17</p><p>　　3.1溫濕度傳感器SHT11電路17</p><p>　　3.2氣壓傳感器MPX410518</p><p>　　3.3 LCD顯示18</p><p>　　3.4復位電路部分21</p><p>　　3.5時鐘電路部分22</

15、p><p>　　3.6超限處理電路25</p><p>　　3.7鍵盤電路26</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計27</p><p>　　4.1 監(jiān)測儀所支持的功能27</p><p>　　4.2 監(jiān)測儀的工作流程27</p><p>　　4.3 C語言開發(fā)的優(yōu)勢30</p&

16、gt;<p>　　5 系統(tǒng)調(diào)試與運行31</p><p>　　5.1 proteus軟件介紹31</p><p>　　5.2 proteus電路功能仿真33</p><p>　　5.3 proteus對本設(shè)計的部分仿真34</p><p><b>　　結(jié)論35</b></p>&l

17、t;p><b>　　致謝36</b></p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　附錄38</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 選題背景<

18、/b></p><p>　　日常生活中，檔案館、圖書館、精密儀器室、超凈車間等諸多場所都對環(huán)境溫濕度有嚴格的要求，溫濕度集散控制技術(shù)也是比較常見的應(yīng)用技術(shù)。環(huán)境中的溫濕度直接影響著動植物的生長。以農(nóng)業(yè)為例，溫濕度不僅直接影響植物的生長發(fā)育，且農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)藥化肥等在存儲及運輸過程中極易受環(huán)境溫濕度的變化而出現(xiàn)發(fā)霉變質(zhì)等情況；環(huán)境溫濕度對醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域也具有重要的意義，藥品、疫苗及其他醫(yī)療用品在生產(chǎn)、加工、存儲及運

19、輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)對環(huán)境溫濕度有著嚴格的要求，不良的環(huán)境溫濕度會引起醫(yī)療用品的實效變質(zhì)，直接威脅到患者的生命安全。環(huán)境溫濕度檢測可有效地避免上述情況的發(fā)生，并為溫濕度管理提供可靠地實驗數(shù)據(jù)。溫濕度的測量可以使用溫濕度監(jiān)測儀，它是環(huán)境記錄儀中的一項，隨著科技的進步，溫濕度的相關(guān)監(jiān)測儀表也向著智能化、小型化、低功耗的方向發(fā)展。在這個發(fā)展過程中，單片機發(fā)揮了重要的作用，本文介紹的濕度監(jiān)測儀就是以單片機作為核心控制器設(shè)計的。它具有體積小、操作簡單、測

20、量精度高和抗干擾能力強等優(yōu)點，能很好的滿足許多環(huán)境中對溫濕度檢測范圍和精度的要求。</p><p>　　數(shù)字氣壓計是利用壓敏元件將待測氣壓直接變換為容易檢測、傳輸?shù)碾娏骰螂妷盒盘?，然后再?jīng)過后續(xù)電路處理并進行實時顯示的一種設(shè)備。其中的核心元件就是氣壓傳感器，它在監(jiān)視壓力大小、控制壓力變化以及物理參量的測量等方面起著重要作用。運用于氣壓計的氣壓傳感器基本都是依靠不同高度時的氣壓變化來獲取氣壓值的。相對比于普通的水銀

21、氣壓計，有準確易讀，易攜帶的優(yōu)點。</p><p>　　氣象學研究表明，在垂直方向上氣壓隨高度增加而降低。例如在低層，每上升100m氣壓便降低10hPa；在5～6km的高空，高度每增加100m，氣壓便會降低7hPa；而當高度進一步增加時，即到9～10km的高空之后，高度每增加100m，氣壓便會降低5hPa；同樣，若空氣中有下降氣流時，氣壓會增加；若空氣中有上升氣流時，作用于空氣柱底部的氣壓就會減小。一般把作用于單

22、位面積上空氣柱的重量稱為大氣壓力。</p><p>　　數(shù)字氣壓計大量應(yīng)用在各種工礦企業(yè)，野外作業(yè)，消費類電子產(chǎn)品等等的地方。需求極為廣泛。</p><p>　　本設(shè)計首先根據(jù)實際生產(chǎn)生活的需要提出溫濕度、氣壓監(jiān)測儀的功能要求，然后由這些具體要求設(shè)計出了硬件原理圖，采用模塊化的方法先將整個系統(tǒng)分成若干部分，然后逐模塊進行硬件和軟件設(shè)計，最后將各部分結(jié)合起來協(xié)調(diào)工作。它是利用單片機的在控制方

23、面的突出優(yōu)點，并綜合運用現(xiàn)代檢測技術(shù)、微控制技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和通信技術(shù)以及LCD顯示技術(shù)而設(shè)計的。可以實時、準確的測量環(huán)境中的溫度、相對濕度和氣壓。</p><p>　　1.2 環(huán)境監(jiān)測儀的現(xiàn)狀</p><p>　　環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境管理的基礎(chǔ)和技術(shù)支持，隨著我國環(huán)境保護工作的發(fā)展，我國環(huán)境監(jiān)測技術(shù)也取得了較大的進步，環(huán)境監(jiān)測儀器生產(chǎn)形成了一定的規(guī)模。  </p>

24、<p>　　目前，我國環(huán)境監(jiān)測儀器的生產(chǎn)企業(yè)有140余家，年產(chǎn)值4.8億元，約占全國環(huán)保產(chǎn)品產(chǎn)值的2.3%。環(huán)境監(jiān)測儀器的主要產(chǎn)品是各種水污染和大氣污染監(jiān)測、噪聲與振動監(jiān)測、放射性和電磁波監(jiān)測儀器。我國生產(chǎn)的煙塵采樣器、煙氣采樣器、總懸浮微粒采樣器、油份測定儀、污水流量計等環(huán)境監(jiān)測儀器已接近或達到國際先進水平，在國內(nèi)市場上占有很大比例。國產(chǎn)大型實驗室用原子吸收、紫外可見分光光度儀、氣相色譜儀等監(jiān)測儀器自動控制技術(shù)采用程度較

25、低，關(guān)鍵零部件尚依賴進口。  </p><p>　　我國環(huán)境監(jiān)測儀器多是中小型企業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)品基本集中在中低檔的環(huán)境監(jiān)測儀器，遠不能適應(yīng)我國環(huán)境監(jiān)測工作發(fā)展的需要。主要表現(xiàn)為：  </p><p>　　技術(shù)檔次低，低水平、重復生產(chǎn)嚴重，規(guī)模效益差；</p><p>　　產(chǎn)品質(zhì)量不高，性能不穩(wěn)定，一致性較差，使用壽命短，故障率高；

26、 </p><p>　　研究開發(fā)能力較低，在線監(jiān)測儀器的系統(tǒng)配套生產(chǎn)能力較低，不能適應(yīng)市場要求。</p><p>　　1.3 環(huán)境監(jiān)測儀發(fā)展前景</p><p>　　目前市場上的溫濕度、氣壓監(jiān)測系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的有線方式，必須在采集現(xiàn)場鋪設(shè)大量的線纜用于感應(yīng)器供電，數(shù)據(jù)傳輸機數(shù)據(jù)采集。信號線，控制線，電源線混雜在一起，系統(tǒng)運行時，容易受到傳輸距離、電電磁干擾

27、的影響而邊的不穩(wěn)定。</p><p>　　隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，溫濕度、氣壓監(jiān)測系統(tǒng)正往無線監(jiān)測方向發(fā)展，這樣使系統(tǒng)在運行時不需要人工干預，具有實時監(jiān)測、報警、及查詢歷史數(shù)據(jù)的功能。溫濕度、氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的完成建立在大量研究工作的基礎(chǔ)上，在數(shù)據(jù)的采集、顯示及遠距離傳輸?shù)确矫孀隽顺浞謱嶒?，提出了多種可行的方案，可根據(jù)實際需要靈活變換。系統(tǒng)是以智能化為宗旨，旨在為工業(yè)級家庭提供有效、使用的溫濕度、氣壓監(jiān)測系統(tǒng)。這

28、一方面是對當前工業(yè)溫濕度、氣壓監(jiān)測技術(shù)的更新，另一方面也為人們的家庭生活更加舒適提供了條件。無線溫濕度、氣壓監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)能夠出色地完成基本的溫濕度、監(jiān)測工作，并且向智能化、自動化邁進了一大步，但是還有很多需要完善的地方。例如，供電部分可以做相應(yīng)的改進，低功耗的同時采用新型能源，如與太陽能電池、熱差電池、壓差電池等，使電池壽命更長，解決特使領(lǐng)域環(huán)境的供電問題。還有應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新，將我們的設(shè)計應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如電力行業(yè)，用于大型變壓器及高壓

29、開關(guān)柜測溫、測壓，避免起火、爆炸等惡性事故的發(fā)生。</p><p>　　常見氣壓計有液體氣壓計和盒式氣壓計。飛機上使用的高度計實際上是用盒式氣壓計改裝成的。常見的液體氣壓計有水銀氣壓計和酒精氣壓計兩種，這兩種都是老式的氣壓計，體積大，精度低，不方便攜帶且容易壞，當今社會科技高速發(fā)展，各行各業(yè)不斷出現(xiàn)新技術(shù)新材料，氣壓測量這塊也是這樣，盒式氣壓計的出現(xiàn)部分的解決了液體氣壓計所無法解決的缺點，比如體積、方便攜帶等等。

30、人類社會進入20世紀90年代以后微電子行業(yè)發(fā)展極為迅速，各種各樣的電子傳感器被發(fā)明且被運用到各行各業(yè)，為人們的生產(chǎn)生活創(chuàng)造了極大的便利。數(shù)字氣壓傳感器亦已出現(xiàn)，并大量被運用，甚至現(xiàn)在很多手持設(shè)備中都已經(jīng)加入了氣壓計功能，比如手機，GPS等，方便了人們的出行旅游。</p><p>　　便攜式環(huán)境監(jiān)測儀就是一個輔助人們完成日常生產(chǎn)活動中，涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、以及居家生活等各方面中各種指標的測試。將環(huán)境中溫濕度、壓力的測量

31、功能集于一體，設(shè)計小巧便于攜帶，大大方便了人們的日常生活。</p><p>　　2 環(huán)境監(jiān)測儀的總體設(shè)計及主要器件選型</p><p>　　本環(huán)境監(jiān)測儀使用模塊法設(shè)計，主要由單片機MSP430、溫濕度傳感器SHT11、氣壓傳感器MPX4105電路連接而成。體積小巧，便于攜帶，且能夠長時間待機。在接通電源后可以比較準確的測得周圍環(huán)境的溫濕度和氣壓。本環(huán)境監(jiān)測儀還有一項功能就是可以對周圍環(huán)境

32、的氣壓，溫濕度進行監(jiān)測?？梢愿鶕?jù)實際情況，對監(jiān)測儀進行各種參數(shù)的上下限設(shè)定。當周圍環(huán)境參數(shù)超過設(shè)定數(shù)值，環(huán)境監(jiān)測儀就會報警。</p><p>　　2.1 整體設(shè)計思路</p><p>　　本設(shè)計核心部件為MSP430，信號采集及處理部分由SHT11和MPX410構(gòu)成，進入單片機后經(jīng)處理后通過LCD顯示溫濕度，其他組成部分為實時時鐘發(fā)生電路，產(chǎn)生同現(xiàn)在相同的時間和具體日期。</p>

33、;<p>　　在軟件設(shè)計部分有對測量的溫濕度進行上下值的設(shè)定，當測量超過限定值，報警器會發(fā)生警報。</p><p>　　硬件中包括一個開關(guān)，為復位開關(guān)。開機后，所有器件初始化，DS1302產(chǎn)生實時時間和日期，溫濕度傳感器SHT11開始進行溫濕度測量和計算，最后通過LCD液晶顯示器顯示結(jié)果。在測量結(jié)果中有超過設(shè)定溫濕度上下限的，通過超限模塊作出反應(yīng)。</p><p>　　其他是

34、一些附件，比如復位、晶振電路。整體電路框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 整體電路框圖</p><p>　　2.2 單片機MSP430</p><p>　　2.2.1 MSP430 簡介</p><p>　　MSP430系列單片機是美國德州儀器1996年開始推向市場的一種16位超低功耗、具有精簡指令集（RISC）的混合信號處理

35、器（Mixed Signal Processor）。稱之為混合信號處理器，是由于其針對實際應(yīng)用需求，將多個不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片機”解決方案。該系列單片機多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。</p><p>　　2.2.2 MSP430主要特點</p><p><b>　　處理能力強</b></p>

36、<p>　　MSP430系列單片機是一個16位的單片機，采用了精簡指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7 種源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址）、簡潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。</p><p><b>　　運算速度快</b></p>&l

37、t;p>　　MSP430 系列單片機能在25MHz晶體的驅(qū)動下，實現(xiàn)40ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實現(xiàn)乘加運算）相配合，能實現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如FFT等）。</p><p><b>　　超低功耗</b></p><p>　　MSP430 單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控

38、的運行時鐘方面都有其獨到之處。</p><p>　　首先，MSP430 系列單片機的電源電壓采用的是1.8-3.6V 電壓。因而可使其在1MHz 的時鐘條件下運行時，芯片的電流最低會在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。</p><p>　　其次，獨特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計。在 MSP430 系列中有兩個不同的時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（FLL 和FLL+）時鐘系統(tǒng)和DC

39、O數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)。可以只使用一個晶體振蕩器（32.768kHz）DT-26 OR DT-38，也可以使用兩個晶體振蕩器。由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時鐘。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實現(xiàn)對總體功耗的控制。</p><p>　　由于系統(tǒng)運行時開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0~LPM4）

40、。在實時時鐘模式下，可達2.5μA ，在RAM 保持模式下，最低可達0.1μA 。</p><p><b>　　片內(nèi)資源豐富</b></p><p>　　MSP430 系列單片機的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時器A0（Timer_A0）、定時器A1（Timer_A1）、定時器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I

41、2C、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定時器（Basic Timer）、實時時鐘（RTC）和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時迅速復位；模擬比較器進行模擬電壓的比較，配合定時器，可設(shè)計出A/D 轉(zhuǎn)換器；16 位定時器（Timer_A 和 Timer_B）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、PWM等；有的器件更具有

42、可實現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實現(xiàn)多機通信等應(yīng)用；具有較多的 I/O 端口，P0、P1、P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；10/12位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達200kbps ，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動液晶多達 160 段；實現(xiàn)兩路的 12 位D/A轉(zhuǎn)換；硬件I2C串行總線接口實</p><p>　　另外，MSP430 系列單片機的中斷源較多，并且可

43、以任意嵌套，使用時靈活方便。當系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時，中斷喚醒只需5μs。</p><p><b>　　方便高效的開發(fā)環(huán)境</b></p><p>　　MSP430系列有OTP型、FLASH型和ROM型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。對于OTP型和ROM型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后燒寫或掩膜芯片；對于LASH型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因為器件片內(nèi)有

44、JTAG 調(diào)試接口，還有可電擦寫的FLASH存儲器，因此采用先下載程序到FLASH內(nèi)，再在器件內(nèi)通過軟件控制程序的運行，由JTAG接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計者調(diào)試使用的方法進行開發(fā)。這種方式只需要一臺PC機和一個JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和C語言。</p><p>　　2.2.3 MSP430工作模式</p><p>　　MSP430系列單片機是一個16位的單

45、片機，采用了精簡指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7 種源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址）、簡潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。而且運算速度快，超低功耗，片內(nèi)資源豐富。另外，MSP430 系列單片機的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時靈活方便。當系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時，中斷喚醒只需5μs。</p&

46、gt;<p>　　MSP430工作在6V電壓下有正常工作模式AM和4種低功耗工作模式LPM1、LPM2、LPM3、LPM4在電源電壓為3V時各種模式的工作電流分別為 AM340uA、LPM170uA、LPM217uA、LPM32uA、LPM40.1uA。單片機可以方便的在各種工作模式之間切換。MSP430的超低功耗使其在電池供電、便攜式設(shè)備的應(yīng)用中表現(xiàn)出非常優(yōu)良的特性。MSP430也具有非常高的集成度單片集成了多通道12b

47、it的A/D轉(zhuǎn)換、片內(nèi)精密比較器、多個具有PWM功能的定時器、斜邊A/D轉(zhuǎn)換、片內(nèi)USART、看門狗定時器、片內(nèi)數(shù)控振蕩器DCO、大量的I/O端口以及大容量的片內(nèi)存儲器單片可以滿足絕大多數(shù)的應(yīng)用需要。MSP430的這種高集成度使應(yīng)用人員不必在接口、外接I/O及存儲器上花太多的精力而可以方便的設(shè)計真正意義上的單片系統(tǒng)。MSP430的片內(nèi)存儲器有ROMC型、OTPP型、EPROME型、Flash MemoryF型4種型號采用馮.諾伊曼結(jié)構(gòu)因

48、此RAM、ROM和全部的外圍模塊都位于同一地址空間內(nèi)。</p><p>　　2.2.4 MSP430端口介紹</p><p>　　MSP430的引腳示意圖如2.2所示</p><p>　　圖2.2 MSP430引腳圖</p><p>　　MSP430的端口有P1、P2、P3、P4、P5、P6、S和COM（型號不同，包含的端口也不僅相同，如MS

49、P430X11X系列只有P1,P2端口，而MSP430X4XX系列則包含全部上述端口），它們都可以直接用于輸入/輸出。MSP430系統(tǒng)中沒有專門的輸入/輸出指令，輸入/輸出操作通過傳送指令來實現(xiàn)。端口P1`P6的每一位都可以獨立用于輸入/輸出，即具有位尋址功能。常見的鍵盤接口可以直接用端口進行模擬，用查詢或者中斷方式控制。由于MSP430的端口只有數(shù)據(jù)口，沒有狀態(tài)口或控制口，在實際應(yīng)用中，如在查詢式輸入/輸出傳送時，可以用端口的某一位或

50、者幾位來傳送狀態(tài)信息，通過查詢對應(yīng)位的狀態(tài)來確定外設(shè)是否處于“準備好”狀態(tài)。  </p><p><b>　　端口的功能： </b></p><p>　?。?）P1,P2端口： I/O,中斷功能,其他片內(nèi)外設(shè)功能如定時器、比較器； </p><p>　?。?）P3,P4P5P6端口：I/O,其他

51、片內(nèi)外設(shè)功能如SPI、UART模式，A/D轉(zhuǎn)換等；</p><p>　?。?）S,COM端口：I/O,驅(qū)動液晶。 </p><p>　　MSP430各端口具有豐富的控制寄存器供用戶實現(xiàn)相應(yīng)的操作。其中P1,P2具有7個寄存器，P3~P6具有4個寄存器。 通過設(shè)置寄存器我們可以實現(xiàn) 每個I/O位獨立編程和任意組合輸入，輸出和中斷； P1,P2所有8個位

52、全部可以用作外部中斷處理； 可以使用所以指令對寄存器操作； 可以按字節(jié)輸入、輸出，也可按位進行操作。  </p><p>　　端口P1,P2的功能可以通過它們的7個控制寄存器來實現(xiàn)。這里，Px代表P1或P2。 </p><p>　?。?）PxDIR：輸入/輸出方向寄存器。 8位相互獨立，可以分別定義8個引腳的輸入/輸出方向。8位再

53、PUC后都被復位。使用輸入/輸出功能時，應(yīng)該先定義端口的方向 。作為輸入時只能讀，作為輸出時，可讀可寫。0：輸入模式；1：輸出模式。 </p><p>　　如：P1DIR|=BIT4;   //P1.4輸出 ，P2DIR=0XF0;   //高4位輸出，低4位輸入。 </p><p>　?。?/p>

54、2）PXIN：輸入寄存器，為只讀寄存器。用戶不能對它進行寫入，只能通過讀取其寄存器的內(nèi)容來知道I/O口的輸入信號。所以其引腳的方向要選為輸入。如再鍵盤鍵盤掃描程序中經(jīng)常要讀取行線或者列線的端口寄存器值來判斷案件情況。例如：unsigned char key; P1DIR&=~BIT4;   //P1.4輸入     ke

55、y=P1IN&0X10;   //輸出端口P1.4的值 </p><p>　?。?）PXOUT：輸出寄存器。該寄存器為I/O端口的輸出緩沖寄存器，再讀取時輸出緩存的內(nèi)容與引腳方向定義無關(guān)。改變方向寄存器的內(nèi)容，輸出緩存的內(nèi)容不受影響。如：PIOUT|=0X01;   //P1.0輸出1 ， PIOUT&=~0

56、X01;   //P1.0輸出0 。 </p><p>　?。?）PXIFG：中斷標志寄存器。他的8個標志位標志相應(yīng)引腳是否有中斷請求有待處理。0：無中斷請求， 1：有中斷請求。其中斷標志分別為PXIFG.0~PXIFG.7。應(yīng)該注意的是：PXIFG.0~PXIFG.7共用一個中斷向量，為多源中斷。當任一事件引起的中斷進行處理時，PXIFG.0~PXIF

57、G.7不會自動復位，必須由軟件來判斷是對哪一個事件，并將相應(yīng)的標志復位。另外，外部中斷事件的時間必須保持不低于1.5倍的MCLK時間，以保證中斷請求被接受，且使相應(yīng)中斷標志位置位。 </p><p>　?。?）PXIES：中斷觸發(fā)沿選擇寄存器。如果允許PX口的某個引腳中斷，還需定義該引腳的中斷觸發(fā)方式。0：上升沿觸發(fā)使相應(yīng)標志置位，1：下降沿觸發(fā)相應(yīng)標志置位。如：MOV.B #07H,

58、0;&P1IES p1低3位下降沿觸發(fā)中斷。 </p><p>　?。?）PXIE：中斷使能寄存器。PX口的每一個引腳都有一位用以控制該引腳是否允許中斷。0：禁止中斷 ，1：允許中斷。MOV.B #0E0H, &P2IE P2高3位允許中斷。 </p><p>　?。?）PXSEL：功能選擇寄存器。P1,

59、P2兩端口還具有其他片內(nèi)外設(shè)功能，將這些功能與芯片外的聯(lián)系通過復用P1,P2引腳的方式來實現(xiàn)。PXSEL用來選擇引腳的I/O端口功能與外圍模塊功能。0：選擇引腳為I/O端口，1：選擇引腳為外圍模塊功能。如：P1SEL|=0X10; //P1.4為外圍模塊功能。 </p><p>　　端口P3、P4、P5、P6沒有中斷能力，其余功能同PI,P2。除掉端口P1,P2與中斷相關(guān)的3個寄存器，端口P3

60、,P4,P5,P6的4個寄存器（用法同P1，P2）分別為PXDIR，PXIN，PXOUT，PXSEL可供用戶使用。 </p><p>　　端口COM和S，他們實現(xiàn)與液晶片的直接接口。COM為液晶片的公共端，S為液晶片的段碼端。液晶片輸出端也可經(jīng)軟件配置為數(shù)字輸出端口。</p><p><b>　　2.3 SHT11</b></p><p&

61、gt;　　2.3.1 SHT11簡介</p><p>　　在這里選擇SHT11作為溫濕度檢測的主要元器件，SHT11是瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的具有二線串行接口的單片全校準數(shù)字式新型相對濕度和溫度傳感器，可用來測量相對濕度、溫度和露點等參數(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標定、免外圍電路及全互換的特點。該傳感器將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)融合，從而發(fā)揮出它們強大的優(yōu)勢互補作用，為開發(fā)高集成度、高精度、高可靠

62、性的溫濕度測控系統(tǒng)提供了解決方案。</p><p>　　2.3.2 SHT11特點及應(yīng)用領(lǐng)域 </p><p>　　SHT11具有高度集成，接口簡單將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上；提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡單，支持CRC傳輸校驗，傳輸靠性高；測量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置A／D轉(zhuǎn)換器(分辨率為8～12位，可以通過對芯片內(nèi)部寄

63、存器編程米選擇)； 測量精確度高，由于同時集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點計算功能； 封裝尺寸超小(7.62 mm×5.08mm×2.5 mm)，測量和通信結(jié)束后，自動轉(zhuǎn)入低功耗模式； 高可靠性，采用CMOSens工藝，測量時可將感測頭完全浸于水中。所以該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車、消費電子、自動控制等領(lǐng)域。</p><

64、;p>　　2.3.3 SHT11工作原理</p><p>　　SHT11的外形及管腳示意圖如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 SHT11的外形及管腳示意圖</p><p>　　與傳統(tǒng)的溫濕度傳感器不同，SHT11是基于CMOS技術(shù)的新型智能溫濕度傳感器，它將溫濕度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、二線串行接口全部集成于一個芯片內(nèi)。</p>

65、;<p>　　使傳感器具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、極高的性價比等優(yōu)點。</p><p>　　SHT11傳感器默認的測量溫度和相對濕度的分辨率分別為14位、12位，通過狀態(tài)寄存器可降至12位、8位。濕度的測量范圍是0~100%RH，對于12位的分辨率為0.03%RH；溫度測量范圍為-40~+123℃，對于14位的分辨率為0.01℃.每個傳感器芯片都在極為精確的溫度室中標定，標準系數(shù)以程序形式

66、儲存在OTP內(nèi)存中，在測量過程中可對相對濕度自動校準，使SHT11具有100%的互換性。</p><p>　　其測量的工作原理：首先利用2只傳感器分別產(chǎn)生相對濕度、溫度的信號；然后經(jīng)過放大，分別送至A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、校準和糾錯；再通過二線串行接口將相對濕度及溫度的數(shù)據(jù)送至微控器完成非線性補償和溫度補償。</p><p>　　微處理器是通過二線串行數(shù)字接口與SHT11進行通信的。通信

67、協(xié)議與通用的I2C總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器I/O口模擬該通信時序。微處理器對SHT11的控制是通過5個5位命令代碼來實現(xiàn)的，命令代碼的含義如表2.1所示。</p><p><b>　　表2.1</b></p><p>　　微處理器采用二線串行數(shù)字接口和溫濕度傳感器芯片SHT11進行通信，所以硬件接口設(shè)計非常簡單；然而，通信協(xié)議是芯片廠家自己定義的，所

68、以在軟件設(shè)計中，需要用微處理器通用I/O口模擬通信協(xié)議。</p><p>　　SHT11的供電電壓為3－5.5V。傳感器上電后，要等待1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF 的電容，用以去耦濾波。</p><p>　　DATA 用于微處理器與SHT11之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整

69、數(shù)部分,具體格式在下面說明，當前小數(shù)部分用于以后擴展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下：一次完整的數(shù)據(jù)傳輸40bit，高位先出。數(shù)據(jù)格式：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,SHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機開始信號結(jié)束后，SHT11發(fā)送響應(yīng)信號，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集，用戶可選擇讀取部分數(shù)據(jù)。從模式下，SHT11接收到開

70、始信號觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號，SHT11不會主動進行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。</p><p>　　(1)總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待SHT11響應(yīng)，主機把總線拉低必須大于18毫秒，保證SHT11能檢測到起始信號。SHT11接收到主機的開始信號后，等待主機開始信號結(jié)束，然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號。主機發(fā)送開始信號結(jié)束后,延時等待20-40us后，讀取SHT1

71、1的響應(yīng)信號,主機發(fā)送開始信號后，可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可，總線由上拉電阻拉高。</p><p>　　(2) 總線為低電平，說明SHT11發(fā)送響應(yīng)信號，SHT11發(fā)送響應(yīng)信號后，再把總線拉高80us，準備發(fā)送數(shù)據(jù)，每一字節(jié)數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1。如果讀取響應(yīng)信號為高電平，則SHT11沒有響應(yīng)，請檢查線路是否連接正常。當最后一字節(jié)數(shù)據(jù)傳送完畢后，SHT11拉低

72、總線50us，隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。</p><p>　　SHT11通過二線數(shù)字串行接口來訪問，需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時鐘線SCK用于微處理器和SHT11之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對SCK最低頻率沒有要求；當工作電壓高于4.5V時，SCK頻率最高為10MHz，而當工作電壓低于4.5V時，SCK最高頻率則為1MHZ。</p><p&g

73、t;　　2. 4 MPX4105</p><p>　　MPX4105作為氣壓傳感器。MPX4105可以產(chǎn)生于所加氣壓呈線性關(guān)系的高精度模擬輸出電壓，它具有以下特點：</p><p>　　供電范圍：4.85~5.35V，典型值為5.1V。</p><p>　　測量范圍：15~105kPa。</p><p>　　工作溫度范圍：0~85℃。<

74、/p><p>　　溫度補償范圍：-40~+125℃。</p><p>　　測量精度為±1.7%VFSS。</p><p>　　最低氣壓對應(yīng)的輸出電壓VOFF為0.184~0.428V，典型值為0.306V；最高氣壓對應(yīng)的輸出電壓VOFF為4.804~4.988V，典型值為4.896V；滿刻度輸出電壓間距VFSS的典型值為4.590V。</p>&

75、lt;p>　　氣壓傳感器選用摩托羅拉公司生產(chǎn)地集成壓力傳感芯片MPX4105，其引腳分布如圖2.4所示。</p><p>　　圖2.4 MPX4105引腳分布</p><p>　　各引腳功能說明如下：</p><p>　　VOUT(1腳)：電壓輸出腳。</p><p>　　GND（2腳）：接地端。</p><p>

76、;　　NC（4、5、6腳）：空引腳，用于芯片內(nèi)部連接，懸空不適用。</p><p>　　2.5 I2C總線定義  </p><p>　　I2C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線產(chǎn)生于在80年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中

77、包括單個組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風扇?？呻S時監(jiān)控內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個參數(shù)，增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。  </p><p>　　I2C總線特點    </p><p>　　I2C總線最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此

78、I2C總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本?？偩€的長度可高達25英尺，并且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持40個組件。I2C總線的另一個優(yōu)點是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能夠進行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線。一個主控能夠控制信號的傳輸和時鐘頻率。當然，在任何時間點上只能有一個主控。  </p><p>　　I2

79、C總線工作原理 </p><p>　　I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進行雙向傳送，最高傳送速率100kbps。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，I2C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決

80、于它所要完成的功能。CPU發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調(diào)整的類別（如對比度、亮度等）及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關(guān)。  </p><p>　　I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。  開始信號：

81、SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。    結(jié)束信號：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。  應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號，CPU接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到應(yīng)

82、答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。  </p><p>　　這些信號中，起始信號是必需的，結(jié)束信號和應(yīng)答信號，都可以不要。   目前有很多半導體集成電路上都集成了I2C接口。帶有I2C接口的單片機有：CYGNAL的 C8051F0XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等

83、也提供I2C接口 </p><p>　　I2C 總線是一種用于IC器件之間連接的雙向二線制總線，所謂總線它上面可以掛多個器件，并且通過兩根線連接，占用空間非常的小，總線的長度可長達25英尺，并且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持4個組件。它的另一優(yōu)點是多主控，只要能夠進行接收和發(fā)送的設(shè)備都可以成為主控制器，當然多個主控不能同一時間 工作。   I2C總

84、線有兩根信號線，一根為SDA（數(shù)據(jù)線），一根為SCL（時鐘線）。任何時候時鐘信號都是由主控器件產(chǎn)生。  </p><p>　　I2C總線操作    </p><p>　　I2C規(guī)程運用主/從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。 總線必須由主

85、器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時鐘（SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間，SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。    控制字節(jié)  </p><p>　　在起始條件之后，必須是器件的控制字節(jié)，其中高四位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義，EE

86、PROM一般應(yīng)為1010），接著三位為片選，最后一位為讀寫位，當為1時為讀操作，為0時為寫操作。    寫操作 分為字節(jié)寫和頁面寫兩種操作，對于頁面寫根據(jù)芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。  讀操作有三種基本操作：當前地址讀、隨機讀和順序讀。應(yīng)當注意的是：最后一個讀操作的第9個時鐘周期不是“不關(guān)心”。為了結(jié)束讀操作，主機必須在第9個周期間發(fā)出停止條件或者在第9個時鐘周

87、期內(nèi)保持SDA為高電平、然后發(fā)出停止條件。</p><p>　　3 便攜式環(huán)境監(jiān)測儀的硬件設(shè)計</p><p>　　本環(huán)境監(jiān)測儀使用模塊法設(shè)計，主要由單片機MSP430、溫濕度傳感器SHT11、氣壓傳感器MPX4105電路連接而成。體積小巧，便于攜帶，且能夠長時間待機。在接通電源后可以比較準確的測得周圍環(huán)境的溫濕度和氣壓。本環(huán)境監(jiān)測儀還有一項功能就是可以對周圍環(huán)境的氣壓，溫濕度進行監(jiān)測。

88、可以根據(jù)實際情況，對監(jiān)測儀進行各種參數(shù)的上下限設(shè)定。當周圍環(huán)境參數(shù)超過設(shè)定數(shù)值，環(huán)境監(jiān)測儀就會報警。</p><p>　　3.1 溫濕度傳感器SHT11電路</p><p>　　此模塊是整個電路設(shè)計的信號采集及初步處理的模塊，由溫濕度傳感器芯片SHT11構(gòu)成。溫濕度傳感器SHT11的SCK、DATA口分別與單片機MSP430的P1.0、P1.1口相連接。電路圖如圖3.1所示。</p&

89、gt;<p>　　圖3.1溫濕度傳感器SHT11電路連接圖</p><p>　　3.2 氣壓傳感器MPX4105電路</p><p>　　此模塊是整個電路設(shè)計的信號采集及初步處理的模塊，由氣壓傳感器芯片MXP4105構(gòu)成，電路圖如圖3.2所示。</p><p>　　氣壓傳感器MXP4105的1、2腳分別接電源和地，3腳與單片機MSP430的P2.0接口

90、相連。</p><p>　　圖3.2氣壓傳感器MPX4105電路圖</p><p><b>　　3.3 LCD顯示</b></p><p>　　LCD是一種利用液晶的扭曲/向列效應(yīng)制成的新型顯示器，它具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、抗干擾能力強等優(yōu)點，因而在單片機系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　本設(shè)計采用LCD160

91、2，LCD1602采用標準的16腳接口，其中：</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。 </p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VO為液晶顯示屏對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。</p&g

92、t;<p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器，</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成

93、低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7~14腳：D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15~16腳：空腳。</p><p>　　LCD1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令。它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 LCD1602液晶模塊控制指

94、令表</p><p>　　指令1：清顯示，指令碼01H，光標復位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標復位，光標反回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標和顯示模式設(shè)置I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移，高電平表示有效，低電平則無效。</p><p>　　指令4：顯示開關(guān)控

95、制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。</p><p>　　指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平

96、時雙行顯示 F：低電平時顯示5*7的點陣字符，高電平時顯示5*10的點陣字符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果是低電平表示不忙。</p><p><

97、b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。</b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　圖3.3 LCD連接電路圖</p><p>　　本設(shè)計中VSS接地、VDD接電源，RS、RW、E分別與單片機P6.0、P6.1、P6.2連接，如圖3.3所示。</p><p>　　3.4 復位

98、電路部分</p><p>　　這種復位電路的工作原理是：單片機的復位電路在剛接通電時，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后，5V的電通過電阻給電容進行充電，電容兩端的電會由0V慢慢的升到4V左右（此時間很短一般小于0.3秒），RC構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度大于兩個機器周期，MSP430將復位。正因為這樣，復位腳的電由低電位升到高電位，引起了內(nèi)部電路的復位工作，RST端電壓慢慢下降，

99、降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機開始正常工作（這是單片機的上電復位，也叫初始化復位）；當按下復位鍵時，電容兩端放電，電容又回到0V了，于是又進行了一次復位工作（這是手動復位原理）。電路圖如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 復位電路連接圖</p><p>　　3.5 時鐘電路部分</p><p>　　DS1302是美國DALLAS公司推出的涓流充電時

100、鐘芯片，內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信，實時時鐘/日歷電路提供秒分時日、日期月年的信息。每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或者12小時格式。DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信僅需用到三個口線：RES復位、I/O數(shù)據(jù)線、SCLK串行時鐘。時鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31個字節(jié)的字符組方式通信，DS1302工作時功耗

101、很低，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW。采用雙電源供電（主電源和備用電源）,可設(shè)置備用電源充電方式。</p><p>　　DS1302外部引腳排列及描述如圖3.5所示，DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中。</p><p>　　圖3.5 DS1302外部引腳圖</p><p&

102、gt;<b>　　管腳描述</b></p><p>　　X1,X2------------32.768KHz晶振管腳</p><p>　　GND--------------地</p><p>　　RST----------------復位腳</p><p>　　I/O-----------------數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳&

103、lt;/p><p>　　SCLK--------------串行時鐘</p><p>　　VCC1,VCC2------電源供電管腳</p><p>　　DS1302內(nèi)部寄存器</p><p>　　CH:時鐘停止位 寄存器2的第7位 12/24小時標志</p><p>　　CH=0 振蕩器工作允許 bit7

104、=1, 12小時模式</p><p>　　CH=1 振蕩器停止 bit7=0, 24小時模式</p><p>　　WP：寫保護位 寄存器2的第5位：AM/PM定義</p><p>　　WP=0寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭?AP=1 下午模式</p><p>　　WP=1寄存器數(shù)據(jù)不能寫入 AP=0 上午模式&

105、lt;/p><p>　　TCS: 涓流充電選擇 DS:二極管選擇位</p><p>　　TCS=1010 能使涓流充電 DS=01 選擇一個二極管</p><p>　　TCS=其他 禁止涓流充電 DS=10 選擇兩個二極管</p><p>　　DS=00或11，即使TCS=1010， 充電功能也被禁止。</p

106、><p>　　DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.6所示，主要組成部分為：移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以及RAM。雖然數(shù)據(jù)分為兩種，但是對單片機的程序而言，其實是一樣的，就是對特定的地址進行讀寫操作。</p><p>　　圖3.6 DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　DS1302的工作原理是：DS1302工作時為了對任何數(shù)據(jù)傳送進行初始化，需要將復位腳（RST

107、）置為高電平且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問地址，命令字裝入以為寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作輸入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8(8位地址+8位數(shù)據(jù))，在多字節(jié)方式下為8加最多可達248的數(shù)據(jù)。</p><p>　　此模塊是系統(tǒng)時間的實時顯示而設(shè)計的，主要由芯片DS1302構(gòu)成，其中引腳RST、CLK、I/O分別接單片機

108、P4.0、P4.1、P4.2口，屬于控制引腳。此模塊是產(chǎn)生實時的系統(tǒng)時間和日歷，能對某個確定環(huán)境的實時溫濕度控制起到一定的作用。芯片連接簡單，時間日期準確。其電路原理圖如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 時鐘電路連接圖</p><p>　　3.6 超限處理電路</p><p>　　此部分電路比較簡單，主要由一個發(fā)光二極管和一個蜂鳴器構(gòu)成，蜂鳴器接單片機的

109、P5.0口，一旦傳感器測定的溫濕度超過設(shè)定的限額，蜂鳴器就會連續(xù)發(fā)出“滴”的聲音，二極管發(fā)光提醒。電路原理如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 超限處理電路原理圖</p><p><b>　　3.7 鍵盤電路</b></p><p>　　此部分電路簡單，主要由兩個按鈕和兩個電阻構(gòu)成，電路原理如圖3.9所示。此電路的功能是調(diào)節(jié)監(jiān)測儀所測

110、溫濕度、氣壓的上下限，通過按鈕增減。X1、X2分別對應(yīng)的是單片機MSP430的P3.0、P3.1接口</p><p>　　圖3.9 鍵盤電路連接圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p>　　4.1 監(jiān)測儀所支持的功能</p><p>　　監(jiān)測儀的應(yīng)用軟件系統(tǒng)包括：主程序模塊、溫度檢測模塊