畢業(yè)論文 -- 基于msp430單片機的環(huán)境參數監(jiān)測儀的設計制作

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　作 者： 學 號： </p><p>　　系 部： 信息工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 應用電子技術

2、 </p><p>　　題 目： 基于MSP430單片機的環(huán)境 </p><p>　　參數監(jiān)測儀的設計制作 </p><p>　　2014 年 4 月 </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）中文摘要</p

3、><p>　　畢業(yè)設計（論文）外文摘要</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 論文的主要內容2</p><p>　　2 數據監(jiān)

4、測系統(tǒng)的總體設計方案3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體框圖設計3</p><p>　　2.2單片機選型3</p><p>　　2.2.1 MSP430單片機概述3</p><p>　　2.2.2 MSP430F5438A介紹4</p><p>　　2.3 傳感器的選型5</p><

5、p>　　3 系統(tǒng)硬件設計7</p><p>　　3.1 主控芯片模塊7</p><p>　　3.1.1 單片機最小系統(tǒng)模塊7</p><p>　　3.1.2系統(tǒng)電源模塊8</p><p>　　3.2 子系統(tǒng)模塊8</p><p>　　3.2.1光強采集模塊8</p><p>　

6、　3.2.2 溫度采集模塊10</p><p>　　3.2.3 濕度采集模塊11</p><p>　　3.2.4 氣敏傳感器監(jiān)測模塊12</p><p>　　3.2.5 紅外采集模塊13</p><p>　　3.2.6液晶顯示和鍵盤模塊15</p><p>　　3.3 硬件電路板的焊接與制作17</p

7、><p>　　3.3.1 系統(tǒng)硬件電路原理圖17</p><p>　　3.3.2 系統(tǒng)硬件電路PCB圖18</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設計20</p><p>　　4.1 軟件開發(fā)環(huán)境及編程思想簡介20</p><p>　　4.2系統(tǒng)主程序設計20</p><p>　　4.3 系統(tǒng)子

8、程序設計21</p><p>　　4.3.1 按鍵設置程序21</p><p>　　4.3.2 數據監(jiān)測程序22</p><p>　　4.3.3 主控芯片MSP430F5438A時鐘設定程序23</p><p>　　4.3.4 DHT11單總線數據讀取程序24</p><p>　　4.3.5 片內ADC程序

9、26</p><p>　　4.3.6模擬I2C通信協(xié)議27</p><p>　　5 監(jiān)測系統(tǒng)調試分析32</p><p>　　5.1人機操作界面測試分析32</p><p>　　5.2 光強模塊測試分析33</p><p>　　5.3 溫度模塊測試分析34</p><p>　　5.4

10、濕度模塊測試分析34</p><p>　　5.5 氣敏傳感器監(jiān)測模塊測試分析35</p><p>　　5.6 紅外監(jiān)控模塊測試分析36</p><p>　　5.7整機裝配與調試37</p><p>　　5.7.1整機裝配調試37</p><p>　　5.7.2功耗測試38</p><p&

11、gt;<b>　　總結38</b></p><p><b>　　致 謝39</b></p><p><b>　　參考文獻40</b></p><p>　　附錄A 系統(tǒng)原理圖41</p><p>　　附錄B 系統(tǒng)PCB圖42</p><p>　

12、　附錄C 控制程序源代碼43</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　為了使人類擁有舒適、健康的生活，很多情況下要監(jiān)測周圍的環(huán)境參數。如城市的空氣質量，溫室大棚中的溫濕度光照度等參數的控制，沿海城市海水浴場水質，污染物的排放等。通過環(huán)境檢測，

13、提供代表環(huán)境質量現狀的數據，判斷環(huán)境質量是否符合國家制定的環(huán)境質量標準，評價當前主要環(huán)境問題，環(huán)境參數與人們的生活息息相關，對于環(huán)境參數的監(jiān)測十分必要。</p><p>　　對于環(huán)境監(jiān)測的參數中，溫濕度和光照度是極其重要的參數。舒適的環(huán)境會讓人感覺心情舒暢，人體感覺舒服，當室內溫度在18 ℃～20 ℃ ,濕度為40%～60%時，人的思維最敏捷，工作效率最高。但當室溫超過28℃ ，濕度大于70%時，就會生悶熱、出汗

14、、煩燥、疲勞等反應，容易讓人的情緒不穩(wěn)定甚至無法正常工作。室內光照度測量也很必要，國家標準的自然光照度是150lux～300lux ，人眼在看書感到正好時的光照度是200lux，當光線過強或過暗都會對眼睛有所損傷，而且更容易引起視疲勞，影響學習和工作效率。所以要營造一個舒適適合人們生活與居住的環(huán)境就必須對溫度、濕度、光照度參數進行監(jiān)測。</p><p>　　環(huán)境監(jiān)測離不開數據采集，數據采集系統(tǒng)是在測量工程中，無需

15、人工記錄測量數據能自動進行采集，信號處理，并記錄顯示，如今無論是生產還是實驗室中的測量都是要求精度高，速度快，這些人工測量無法完成，只能用自動測量系統(tǒng)才能完成的。</p><p>　　環(huán)境參數的傳統(tǒng)測量方法中，測量設備體積較大，實時性差，精度低，還需花費較大的人力，己不再適應現代經濟的快速發(fā)展要求。隨著單片機技術、傳感器技術、通信技術、計算機等技術地快速發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測技術也日新月異。各種實時性好，精度高，且適應各

16、種苛刻環(huán)境的測量系統(tǒng)己被開發(fā)出來，在社會各個領域得到了廣泛應用。在對環(huán)境參數的采集方面由于高集成度低功耗低電壓的集成芯片的大量問世，使得儀表的功耗越來越低，功能越來越強大。</p><p>　　1.2 論文的主要內容</p><p>　　本文設計并制作了一款基于MSP430單片機的環(huán)境參數采集監(jiān)測儀。該監(jiān)測儀具有環(huán)境溫度、濕度、光照度、可燃氣體濃度、紅外輻射度等參數監(jiān)測功能。其主要內容包含

17、課題背景、環(huán)境數據采集監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計方案、系統(tǒng)硬件設計、系統(tǒng)軟件設計、監(jiān)測系統(tǒng)調試分析等。</p><p>　　首先，論文介紹了課題背景，闡述了環(huán)境監(jiān)測及監(jiān)測儀器的發(fā)展現狀及發(fā)展趨勢，由此提出了基于MSP430單片機的數據采集監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計方案，并針對需要監(jiān)測的參數進行了器件選型及方案設計。</p><p>　　其次，論文進行了詳細的系統(tǒng)硬件設計，并搭建了相關硬件模塊電路，包含以下

18、幾個部分：單片機主控模塊、數據采集模塊、監(jiān)控報警模塊、鍵盤和液晶顯示模塊。主控模塊采用MSP430F5438A作為控制核心，數據采集監(jiān)控模塊部分采用TPM275數字輸出溫度傳感器檢測環(huán)境溫度，DHT11單總線濕度傳感器檢測環(huán)境濕度，BH1750FVI光照度傳感器檢測環(huán)境光照強度，MQ-2氣敏傳感器監(jiān)測相關氣體相對強度以及KP-500B紅外熱釋電傳感器監(jiān)測紅外輻射相對強度。整機系統(tǒng)通過按鍵和液晶顯示模塊實現人機交互及監(jiān)測結果的顯示輸出。&

19、lt;/p><p>　　再次，論文對系統(tǒng)軟件設計進行了主要說明，包括系統(tǒng)主程序以及相應的測溫、測濕、測光照度等測量子程序，以及外圍鍵盤與LCD顯示接口模塊程序等。</p><p>　　最后，進行了系統(tǒng)整機調試分析，在軟硬件連接的基礎上分別對溫度傳感器TPM275模塊，單總線濕度傳感器DHT11模塊，光照度傳感器BH1750FV模塊，氣敏傳感器MQ-2模塊，紅外熱釋電KP-500B模塊以及按鍵和

20、液晶顯示模塊進行了單模塊分別調試。在此基礎上對這些子程序模塊進行了整合調試及整機功耗測試，輔以外殼安裝，最終完成整個監(jiān)控系統(tǒng)及儀器的設計制作。</p><p>　　2 數據監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計方案</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體框圖設計</p><p>　　基于16位單片機MSP430 5438A的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)以MSP4305438A單片機作為主控芯片，采用溫度

21、、濕度、光照度傳感器等進行數據采集，以及液晶顯示模塊與用戶進行交流，通過軟件編程協(xié)調各部分工作，實現體積小、低功耗環(huán)境監(jiān)測儀器的設計。系統(tǒng)總體框圖如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2系統(tǒng)設計總體框圖</p><p>　　MSP430單片機還有一個特點就是支持C語言編程，由于采用C語言開發(fā)可以大大的提高開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期，并且采用C語言開發(fā)程序具有非常好的可讀性和移植性，因此本

22、設計的軟件采用高效的MSP430系列的C語言編寫，軟件部分采用IAR公司提供的開發(fā)環(huán)境：IAR Embedded Workbench及調試器C-SPY。利用該軟件可直接將程序通過單片機本身帶有的JTAG接口下載到單片機的FLASH存儲器中，再由該軟件通過JTAG接口讀取單片機內信息，實時監(jiān)測單片機上運行的程序，實現在線仿真。</p><p>　　為了方便程序調度和提高可靠性，軟件采用結構化、模塊化設計方法，每個模

23、塊完成一個特定功能，在電路設計調試會對每一模塊電路進行程序編寫調試，之后完成整個系統(tǒng)程序的整合編寫。整個系統(tǒng)主要由初始化程序、主程序、子程序等組成，通過軟件編程實現系統(tǒng)的數據處理和顯示。</p><p><b>　　2.2單片機選型</b></p><p>　　2.2.1 MSP430單片機概述</p><p>　　MSP430單片機是TI公司

24、推出的一款16位超低功耗的混合信號處理器。該系列單片機自1996年問世以來，以其卓越的性能成為眾多單片機系列中一顆耀眼的新星。它有以下特點：（1）具備強大的處理能力，可編制出高效率的源程序。采用精簡指令集（RISC）結構，具有豐富的尋址方式、簡潔的27條內核指令以及大量的模擬指令;大量的寄存器以及片內數據存儲器都可參加多種運算;還有高效的查表處理指令。（2）具備高效的運算速度和靈活的運算方法。MSP430系列單片機能在8MHz晶體的驅動

25、下，實現125ns的指令周期;16位的數據寬度以及多功能的硬件乘法器相配合，能實現數字信號處理的某些算法;中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時靈活方便，當系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時，用中斷請求將它喚醒只用6us。系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠的工作。系統(tǒng)穩(wěn)定上電復位后，首先由DCOCLK啟動CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，使晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時間;然后軟件可設置適當的寄存器的控制位來確定最后的系統(tǒng)時鐘頻率;如果晶體振蕩器在用做CPU時

26、鐘時發(fā)生故障，DCO會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作;如果程序跑飛，可用看門狗將其復位。（4）</p><p>　　2.2.2 MSP430F5438A介紹</p><p>　　本設計采用的MSP430F5438A單片機具有低工作功耗，在1.8V到3.6V 的工作電壓范圍內性能高達25MIPS。包含一個用于優(yōu)化功耗的創(chuàng)新電源管理模塊。</p><p>　　MSP430

27、F5438A主要參數：</p><p>　　256K Flash，16K RAM;</p><p>　　P1，P2 16個中斷IO口；</p><p>　　16位CRC 校驗；</p><p>　　16通道AD采用，200ksps，12路外部采樣，同時內置一個溫度傳感器，可以采集芯片溫度；</p><p>　　支持3

28、2位硬件乘法器；</p><p><b>　　RTC實時時鐘；</b></p><p>　　4個USCI，UCAx支持串口，IrDA/SPI，UCBx支持SPI/IIC；</p><p>　　15個捕捉/比較定時器；</p><p>　　JTAG/SBW（4線/2線仿真下載）；</p><p>　

29、　UCS統(tǒng)一時鐘管理；</p><p>　　系統(tǒng)看門狗Watchdogs；</p><p>　　支持多種低功耗模式LPM；</p><p>　　支持欠壓或低壓自動復位；</p><p>　　2.3 傳感器的選型</p><p>　　光強傳感器選用的是BH1750FVI，這是一種用于兩線式串行總線接口的數字型光強度傳感器

30、集成電路。這種集成電路可以根據采集的光線強度數據來調整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化。該傳感器支持I2C通信，最小誤差變動在±20%，受紅外線影響很小。</p><p>　　溫度傳感器選用的是TMP275，是一個精度為0.5℃，兩線制，串行輸出溫度傳感器，采用SO-8的封裝，檢測溫度-20℃至+100℃，能滿足正常情況下的溫度檢測。</p><

31、p>　　濕度傳感器選用的是DHT11，是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器，它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。 可以對TMP275檢測到的溫度進行修正。</p><p>　　可燃氣體傳感器使用的是

32、MQ-2，可燃氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。從而檢測對應的可燃氣體。</p><p>　　紅外傳感器使用的是BISS0001，這是是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅

33、外開關。它能自動快速開啟各類白炙燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。優(yōu)點是，內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器，結構新穎，穩(wěn)定可靠，調解范圍寬，內置參考電壓，工作電壓范圍2V～6V。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設計</b></p><p

34、>　　3.1 主控芯片模塊</p><p>　　3.1.1 單片機最小系統(tǒng)模塊</p><p>　　本系統(tǒng)采用的主控芯片為MSP430F5438A單片機，有100個引腳，其芯片引腳如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 MSP430F5438A芯片引腳電路</p><p>　　系統(tǒng)主時鐘晶振如圖3-2所示采用的是32768Hz的

35、晶振，XIN接到單片機P7.0口，XOUT接到單片機P7.1口。</p><p>　　圖3-2 MSP430F5438A晶振電路</p><p>　　系統(tǒng)復位電路如圖3-3所示，單片機復位引腳P9.7上拉510K電阻接VCC，通過電容接地，電容兩端并聯(lián)一個獨立按鍵，用以完成單片機的系統(tǒng)復位。</p><p>　　圖3-3 MSP430F5438A復位電路</p

36、><p>　　3.1.2系統(tǒng)電源模塊</p><p>　　整個數據采集系統(tǒng)板的主控芯片模塊和數據采集子模塊（包括相關傳感器）均采用3.3V系統(tǒng)電源供電。系統(tǒng)電源電路如圖3-4所示，通過電容濾波、去耦后由TPS5430完成由12V到3.3V的轉換。</p><p>　　圖3-4 MSP430F5438A電源電路</p><p><b>　

37、　3.2 子系統(tǒng)模塊</b></p><p>　　3.2.1光強采集模塊</p><p>　　1、BH1750FVI傳感器介紹</p><p>　　光強采集模塊選取的是BH1750FVI。是一種16位數字輸出型環(huán)境光強度傳感器集成電路，用于兩線式串行總線接口的數字型光強度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據采集的光線強度數據來調整液晶或者鍵盤背景燈的亮度

38、。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化（1lx～65535lx）。引腳說明如圖3-5和表3-1所示：</p><p>　　圖3-5 BH1750引腳圖</p><p>　　表3-1 BH1750引腳功能表</p><p>　　2、光強采集模塊電路設計</p><p>　　在本設計中采用3.3V供電，ADDR地址段接地，電源和地線之間通

39、過瓷片電容濾波。數據線SDA和時鐘線SCL接一個10K的上拉電阻接VCC，DVI內部寄存器的異步重置端口上拉10K電阻接VCC，然后通過電容接地整體電路通過SDA與SCL線與單片機進行數據通訊。SDA線接單片機P9.1口，SCL線接單片機P9.2口。電路如圖3-6 所示：</p><p>　　圖3-6光強傳感器電路</p><p>　　在數據采集的時候主要由I2C的數據線和時鐘線來完成和單

40、片機的數據交換。</p><p>　　3.2.2 溫度采集模塊</p><p>　　1、TMP275傳感器介紹</p><p>　　數字輸出溫度傳感器TMP275，是一個精度為0.5℃、兩線制、串行輸出溫度傳感器，TMP275是與SMBUS兼容的，并支持在一條總線上使用多達八臺器件。額定運行溫度范圍為－40℃至+125℃。引腳說明如圖3-7和表3-2所示：</

41、p><p>　　如圖3-7 TMP275引腳圖</p><p>　　表3-2 TMP275引腳功能表</p><p>　　2、溫度采集模塊電路設計</p><p>　　本設計的溫度采集模塊電路采用數字芯片，與介紹設計的電路基本一致，除數據線SDA和時鐘線SCL上拉10K電阻接VCC和在VCC和GND之間加一個旁路電容之外并無其他元器件。SDA線接

42、單片機P9.1口，SCL線接單片機P9.2口電路如圖3-8 所示：</p><p>　　圖3-8 TMP275電路</p><p>　　在數據采集的時候主要由I2C的數據線和時鐘線來完成和單片機的數據交。</p><p>　　3.2.3 濕度采集模塊</p><p>　　1、DHT11傳感器介紹</p><p>　　數

43、字溫濕度傳感器DHT11是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度傳感器。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。DHT11傳感器采用單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷，具有體積小、功耗低，信號傳輸距離長等優(yōu)點，是各類苛刻的應用場合的最佳選則。產品為4針單排引腳封裝，連接方便，引腳說明如圖3-9所示：</p><p>　　圖3-9 DHT11引腳圖</p>

44、;<p>　　表3-3 DHT11引腳說明</p><p>　　2、濕度采集模塊電路設計</p><p>　　本設計中的DHT11為單總線型的數據傳輸，僅通過一根數據線（DATA）與單片機相連。接上拉電阻，在VCC和GND之間接入一個旁路電容。電路如圖3-9 所示：</p><p>　　圖3-9 DHT11電路</p><p>

45、　　3.2.4 氣敏傳感器監(jiān)測模塊</p><p><b>　　1、傳感器介紹</b></p><p>　　MQ-2 半導體煙霧傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧錫。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度 的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。 </p><

46、p><b>　　芯片優(yōu)點：</b></p><p>　　在較寬的濃度范圍內對可燃氣體有良好的靈敏度 </p><p>　　對液化氣、丙烷、氫氣 的靈敏度較高 </p><p><b>　　長壽命、低成本 </b></p><p><b>　　簡單的驅動電路即可<

47、;/b></p><p>　　2、可燃氣體采集模塊電路</p><p>　　可燃氣體采集模塊電路主要當它所處環(huán)境中有可燃氣體時，傳感器的電導率隨著空氣中可燃氣體的濃度增大而增大，從而使輸出相應的信號。在本設計中，對采樣所得的信號增加了一個比較電路,使采樣信號與設定電壓值比較判斷可燃氣體濃度是否到達臨界值，從而達到警報的效果。其電路如圖3-10所示：</p><p&

48、gt;　　圖3-10 氣敏傳感器電路圖</p><p>　　本系統(tǒng)氣敏傳感器電路特點：1、雙路信號輸出（模擬量輸出及TTL數字電平輸出）；2、DOUT端正常情況下輸出低電平（低于運放同向端輸入的設定閾值，可直接接單片機IO口輸入判讀）；3、模擬量輸出(out端)0到3V電（調節(jié)滑動變阻器可以改變最大電壓，由于單片機內部ADC參考電壓最大值為3.3V），濃度越高電壓越高；4、對液化氣、天然氣、CO等有害氣體具有較好

49、的檢測靈敏度；5、具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性；6、快速的響應恢復特性。</p><p>　　3.2.5 紅外采集模塊</p><p><b>　　1、傳感器介紹</b></p><p>　　紅外熱釋電處理芯片BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。它能自動

50、快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。電子愛好者社區(qū)b/b Bxd</p><p>　　引腳說明如圖3-11和表3-4所示：</p><p>　　圖3-11 BIS001引腳圖</p><p>　　表3-4 BIS001引腳

51、功能表</p><p>　　2、電子愛好者社區(qū)/xah,z[8v紅外熱釋電采集模塊電路</p><p>　　如圖3-12中，R10為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當作為照明控制時，若環(huán)境較明亮，R10的電阻值會降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。CON3是工作方式選擇開關，當2與3端連通時，芯片處于可重復觸發(fā)工作方式；當2與1端連通時，芯片則處于不可重復觸發(fā)工作方式。輸出

52、延遲時間Tx由外部的R11和C18的大小調整，值為Tx≈24576xR11C18；觸發(fā)封鎖時間Ti由外部的R15和C17的大小調整，值為Ti≈24xR15C17。圖中R12可以調節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實際使用時可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。R11/R15可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。因此當環(huán)境較暗時，KP-500B監(jiān)測到紅外，BISS0001的V0端有高電平輸出，并保存10秒鐘。通過主控芯片MS

53、P430F5438A的I/O的采樣，環(huán)境較暗時有無紅外會顯示在12864液晶顯示屏上。</p><p>　　圖3-12紅外熱釋電電路</p><p>　　3.2.6液晶顯示和鍵盤模塊</p><p>　　1、液晶12864介紹</p><p>　　12864A-1漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置8192個中文漢字（16*16點

54、陣）、128個字符（8*16點陣）及64*256點陣顯示RAM（GDRAM）。其引腳功能表如表3-5所示：</p><p>　　圖3-5 12864引腳功能表</p><p>　　2、液晶模塊電路原理圖</p><p>　　液晶12864電路圖如圖3-13所示，D0-D7接到單片機P8口。液晶RS 引腳接到單片機P3.0口，液晶RW引腳接到單片機P3.5口，液晶E引

55、腳接到單片機P3.4口。</p><p>　　圖3-13液晶12864電路圖</p><p>　　3、鍵盤模塊電路原理圖</p><p>　　鍵盤模塊電路圖如圖3-14所示，矩陣鍵盤的接口和單片機的P7口相連。</p><p>　　圖3-14鍵盤電路原理圖</p><p>　　3.3 硬件電路板的焊接與制作</p

56、><p>　　3.3.1 系統(tǒng)硬件電路原理圖</p><p>　　根據我們所需系統(tǒng)模塊硬件，畫出如圖3-15的原理圖，其中包含了電源電路、數據采集子系統(tǒng)電路、與核心板通信接口電路等子模塊：</p><p>　　圖3-15系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3.3.2 系統(tǒng)硬件電路PCB圖</p><p>　　在PCB設計中，布

57、線是完成產品設計的重要步驟，我們的PCB布線為雙面布線。為了避免輸入端與輸出端的邊線相鄰平行而產生反射干擾和兩相鄰布線層互相平行產生寄生耦合等干擾而影響線路的穩(wěn)定性，我們PCB在制版中考慮PCB尺寸大小、確定特殊組件的位置、布局方式、電源和接地線處理的基本原則、導線設計的基本原則完成PCB布線，如圖3-16所示。</p><p>　　圖3-16 系統(tǒng)PCB圖</p><p>　　經過PCB

58、板打樣和元器件焊接，數據采集子系統(tǒng)PCB電路板如圖3-17所示：</p><p>　　圖3-17數據采集系統(tǒng)電路板</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設計</b></p><p>　　4.1 軟件開發(fā)環(huán)境及編程思想簡介</p><p>　　MSP430微處理器開發(fā)環(huán)境采用IAR公司的集成調試環(huán)境Embedded W

59、orkbench。集成環(huán)境如圖所示。此編譯軟件可通過JTAG調試器((JTAG Debugger)直接將程序代碼下載到片內FLASH中，即可脫機運行，也可通過調試器在線調試。整個用戶界面友好，操作簡單。</p><p>　　圖4-1 Embedded Workbench調試環(huán)境</p><p>　　嵌入式系統(tǒng)的軟件編程思想分為兩種:模塊化編程和結構化編程。模塊化編程就是指將一個大的工程按功

60、能分割成一些小的模塊，各模塊相對獨立、功能單一、結構清晰、接口簡單，從而減小了整個工程程序設計的復雜性，縮短了開發(fā)周期，并且易于程序的維護和功能擴充。結構化編程中各子程序間使用結構良好的轉移或調用，各個模塊有機的組合成一個整體。在這個過程中，要注意嚴格控制使用任意轉移語句。</p><p>　　為了節(jié)省開發(fā)時間，提高程序的可移植性和可維護性，我們在開發(fā)過程中采用模塊化編程。</p><p>

61、;　　4.2系統(tǒng)主程序設計</p><p>　　系統(tǒng)的主程序運行時，首先應該初始化系統(tǒng)的時鐘，然后調用系統(tǒng)初始化子函數，初始化系統(tǒng)寄存器，主要包括禁止看門狗、關閉不需要的外設以降低系統(tǒng)的功耗。再初始化中斷向量表和與系統(tǒng)功能相關的微處理器的外設，包括I/O端口、液晶、內部ADC、定時器、I2C串口、允許中斷等。當所有的初始化完成之后，最后系統(tǒng)便進入到一個while(1)的無限循環(huán)之中，進行實時讀取溫度、光強值、濕度

62、值、可燃氣體濃度、當環(huán)境較暗時有無紅外，同時等待定時中斷的到來，在子函數中進行數據的采集、數據存儲監(jiān)控顯示等功。系統(tǒng)主程序流程如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　首先系統(tǒng)上電復位，開始運行程序。首先進報警預設值，通矩陣鍵盤設定報警值，并通過液晶顯示，在用戶設置完成按下確定按鍵以后，開始整個系統(tǒng)的數據采集，通過單片機在液晶界面實時顯示。<

63、/p><p>　　在主程序框架的設計過程中，有一些事項需特別注意:</p><p>　　1、中斷子程序中的代碼數量不宜過多，過多的代碼數量會使得中斷子程序運行的時間變長，定時的效果變差。</p><p>　　2、在主程序的設計中，采用了軟件開啟看門狗的抗干擾措施，防止由于程序拋飛造成程序陷入無用的死循環(huán)中。</p><p>　　3、芯片使用時嚴格

64、按照時序，以及使用的環(huán)境溫度。</p><p>　　4.3 系統(tǒng)子程序設計</p><p>　　4.3.1 按鍵設置程序</p><p>　　按鍵子程序主要用于設定閾值報警系統(tǒng)。所以必須滿足下列兩個條件：</p><p>　　開機時進入設置界面預設初值。</p><p>　　在軟件運行過程中，每當用戶需要修改閾值時候可

65、以隨時修改。</p><p>　　開機時以及按下設定按鍵時，進入設置子程序，開始修改閾值。按下“+鍵”或“-鍵”修改預設值，按下“確定鍵”來跳到下一個環(huán)境參數設定，最后一次按確定以后退出設置子程序。流程圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3 按鍵設置流程圖</p><p>　　4.3.2 數據監(jiān)測程序</p><p>　　數據交換是本設

66、計中最關鍵的一環(huán)，是其他程序設計的基礎。所有傳感器檢測到的數據經單片機處理后的數據與矩陣鍵盤設定閥值比較判斷，當處理后的數據超過閥值時，蜂鳴器會報警。數據監(jiān)測流程圖如圖4-4所</p><p>　　圖4-4數據監(jiān)測流程圖</p><p>　　4.3.3 主控芯片MSP430F5438A時鐘設定程序</p><p>　　單片機工作離不開時鐘，在我們熟悉的51單片機里面

67、，就是外部那個11.0592M或12M的晶振給單片機的CPU和片上外設提供時鐘節(jié)拍。MSP430F5438A也是一樣，但是MSP430F5438A的時鐘系統(tǒng)比51要先進和復雜很多。51的時鐘源只有一個來自外部晶振，直接提供給內部工作；而MSP430的時鐘是一個專門的模塊，至少有3個可選時鐘源（MSP430F5438A有5個），這些基本的時鐘源不直接提供給CPU和外設使用，而是經過一些數據選擇器和分頻器，得到3個有用的時鐘信號。MSP43

68、0的CPU和片上外設可以根據需要，選擇這3個時鐘信號中合適的時鐘。MSP430的低功耗跟它的時鐘系統(tǒng)有很大關系。MSP430F5438A中一共有5個時鐘源：XT1CLK、VLOCLK、REFOCLK、DCOCLK、XT2CLK。其中XT1CLK是一個低頻時鐘源，由外部提供，一般是外接32.768kHz的手表晶振，無需外加電容。VLOCLK是一個集成在片上時鐘源，低頻低功耗，頻率典型值是10kHz。REFOCLK也是一個片上時鐘源，頻率典

69、型值32.768kHz。DCOCLK是一個片上的DCO數控振蕩器，可以用</p><p>　　4.3.4 DHT11單總線數據讀取程序</p><p>　　數字溫濕度傳感器DHT11是一種單總線的溫濕度傳感器，接線簡單。所以需要，軟件部分來補償。根據DHT11的操作時序來編寫相印的程序，通訊過程如圖4-5所示：</p><p>　　圖4-5 DHT11的操作時序圖&

70、lt;/p><p>　　總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應,主機把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結束,然后發(fā)送80us低電平響應信號.主機發(fā)送開始信號結束后,延時等待20-40us后,讀取DHT11的響應信號,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。如圖4-6所示：</p&g

71、t;<p>　　圖4-6 讀取DHT11</p><p>　　總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應信號,DHT11發(fā)送響應信號后,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數據,每一bit數據都以50us低電平時隙開始,高電平的長短定了數據位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應信號為高電平,則DHT11沒有響應,請檢查線路是否連接正常.當最后一bit數據傳送完畢后，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉

72、電阻拉高進入空閑狀態(tài)。</p><p>　　數字0信號表示方法如圖4-7所示：</p><p>　　圖4-7數字0信號表示方法</p><p>　　數字1信號表示方法如圖4-7所示：</p><p>　　圖4-7數字1信號表示方法</p><p>　　在本系統(tǒng)中，我們利用單個I/O對DHT11進行數據讀和寫，將讀取到的

73、溫度剔除，只對讀取到的濕度進行處理。</p><p>　　4.3.5 片內ADC程序</p><p>　　MSP430系列單片機內部集成了ADC，這為工程師在設計硬件電路時提供了很大的方便。同時，不同的單片機中集成了不同類型的ADC，有精度高但速度慢的SD16，有適用于多通道采集的ADC12，也有適用于高速度采集的ADC10。在MSP430F5438A單片機內部通常集成的是12位ADC。

74、ADC12 是MSP430單片機的片上模數轉換器，其轉換位數為12比特，該模塊內部是一個SAR型的AD內核，可以在片內產生參考電壓，并且具有數據傳輸控制器。數據傳輸控制器能夠在CPU 不參與的情況下，完成AD數據向內存任意位置的傳輸。它具有如下特點： </p><p>　　1、最大轉化速度超過200-ksps；</p><p>　　2、無數據丟失的單調的12位轉化器；</p>

75、<p>　　3、采樣—保持由可編程的采樣周期控制；</p><p>　　4、利用軟件，Timer_A對采樣進行初始化；</p><p>　　5、選擇芯片內部的基準電壓發(fā)生器（1.5V或2.5V）；</p><p>　　6、軟件選擇外部或內部基準；</p><p>　　7、12路獨立可配置的外部輸入通道；內部溫度傳感器轉化通道，參考

76、電壓為AVcc和外部基準；</p><p>　　8、可選的轉換時鐘源；四種轉化模式：單通道模式，重復單通道模式，序列模式和重復序列模式；</p><p>　　9、ADC內核和基準電壓可以單獨掉電；用于自動存儲轉換結果的數據傳輸控制器；</p><p>　　在本系統(tǒng)中，我們先設置內部ADC的I/O口為第二功能引腳，再配置的寄存器ADC12CTL0、ADC12CTL1、

77、ADC12IE、ADC12CTL0，然后在中斷中利用它對MQ-2的2號引腳進行重復單通道模式采樣，最后進行數據處理。</p><p>　　4.3.6模擬I2C通信協(xié)議</p><p>　　TMP275、BH1750FVI都是用于兩線式串行總線接口的數字型傳感器集成電路，所以我們就把它們劃在一起進行軟件分析。在硬件電路的基礎之上，我們想對TMP275、BH1750FVI采樣的數據進行分析就需

78、要通過軟件模擬I2C的通信協(xié)議，根據傳感器的時序讀取傳感器寄存器的值。在I2C總線通信的過程中，參與通信的雙方互相之間所傳輸的信息種類歸納如下。 主控器向被控器發(fā)送的信息種類有：啟動信號、停止信號、7位地址碼、讀／寫控制位、10位地址碼、數據字節(jié)、重啟動信號、應答信號、時鐘脈沖。被控器向主控器發(fā)送的信息種類有：應答信號、數據字節(jié)、時鐘低電平。下面對I2C總線通信過程中出現的幾種信號狀態(tài)和時序進行分析。①總線空閑狀態(tài) I

79、2C總線總線的SDA和SCL兩條信號線同時處于高電平時，規(guī)定為總線的空閑狀態(tài)。此時各個器件的輸出級場效應管均處在截止狀態(tài)，即釋放總線，由兩條信號線各自的上拉電阻把電平拉高。②啟動信號　　在時鐘線SCL保持高電平期間，數據線SDA上的電平被拉低（即負跳變），定義為I2C總線總線的啟動信號，它標志著一次數據傳輸的開始。啟動信號是一種電平跳變時序信號，而不</p><p>　　圖4-8 I2C總線上的啟動信號和停止

80、信號</p><p>　?、弁Ｖ剐盘枴　≡跁r鐘線SCL保持高電平期間，數據線SDA被釋放，使得SDA返回高電平（即正跳變），稱為I2C總線的停止信號，它標志著一次數據傳輸的終止。停止信號也是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號，停止信號也是由主控器主動建立的，建立該信號之后，I2C總線將返回空閑狀態(tài)。④數據位傳送   　　在I2C總線上傳送的每一位數據都有一個時鐘脈沖相對應

81、（或同步控制），即在SCL串行時鐘的配合下，在SDA上逐位地串行傳送每一位數據。進行數據傳送時，在SCL呈現高電平期間，SDA上的電平必須保持穩(wěn)定，低電平為數據0，高電平為數據1。只有在SCL為低電平期間，才允許SDA上的電平改變狀態(tài)。邏輯0的電平為低電壓，而邏輯1的電平取決于器件本身的正電源電壓VDD（當使用獨立電源時），如圖4-9所示：</p><p>　　圖4-9 I2C總線上的數據位傳送</p>

82、;<p>　?、輵鹦盘枴　2C總線上的所有數據都是以8位字節(jié)傳送的，發(fā)送器每發(fā)送一個字節(jié)，就在時鐘脈沖9期間釋放數據線，由接收器反饋一個應答信號。應答信號為低電平時，規(guī)定為有效應答位（ACK簡稱應答位），表示接收器已經成功地接收了該字節(jié)；應答信號為高電平時，規(guī)定為非應答位（NACK），一般表示接收器接收該字節(jié)沒有成功。對于反饋有效應答位ACK的要求是，接收器在第9個時鐘脈沖之前的低電平期間將SDA線拉低，并且確保在該

83、時鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。如果接收器是主控器，則在它收到最后一個字節(jié)后，發(fā)送一個NACK信號，以通知被控發(fā)送器結束數據發(fā)送，并釋放SDA線，以便主控接收器發(fā)送一個停止信號P，如圖4-10所示：</p><p>　　圖4-10 I2C總線上的應答時序</p><p>　?、薏迦氲却龝r間　　如果被控器需要延遲下一個數據字節(jié)開始傳送的時間，則可以通過把時鐘線SCL電平拉低并且保持，使主控

84、器進入等待狀態(tài)。一旦被控器釋放時鐘線，數據傳輸就得以繼續(xù)下去，這樣就使得被控器得到足夠時間轉移已經收到的數據字節(jié)，或者準備好即將發(fā)送的數據字節(jié)。帶有CPU的被控器在對收到的地址字節(jié)做出應答之后，需要一定的時間去執(zhí)行中斷服務子程序，來分析或比較地址碼，其間就把SCL線鉗位在低電平上，直到處理妥當后才釋放SCL線，進而使主控器繼續(xù)后續(xù)數據字節(jié)的發(fā)送，如圖4-11所示：</p><p>　　圖4-11 I2C總線上的插

85、入等待時間</p><p>　　⑦重啟動信號　　在主控器控制總線期間完成了一次數據通信（發(fā)送或接收）之后，如果想繼續(xù)占用總線再進行一次數據通信（發(fā)送或接收），而又不釋放總線，就需要利用重啟動Sr信號時序。重啟動信號Sr既作為前一次數據傳輸的結束，又作為后一次數據傳輸的開始。利用重啟動信號的優(yōu)點是，在前后兩次通信之間主控器不需要釋放總線，這樣就不會丟失總線的控制權，即不讓其他主器件節(jié)點搶占總線。</p>

86、;<p>　　⑧時鐘同步　　如果在某一I2C總線系統(tǒng)中存在兩個主器件節(jié)點，分別記為主器件1和主器件2，其時鐘輸出端分別為CLK1和CLK0，它們都有控制總線的能力。假設在某一期間兩者相繼向SCL線發(fā)出了波形不同的時鐘脈沖序列CLK1和CLK2（時鐘脈沖的高、低電平寬度都是依靠各自內部專用計數器定時產生的），在總線控制權還沒有裁定之前這種現象是可能出現的。鑒于I2C總線的“線與”特性，使得時鐘線SCL上得到的時鐘信號波形，

87、既不像主器件1所期望的CLK1，也不像主器件2所期望的CLK2，而是兩者進行邏輯與的結果。CLKI和CLK2的合成波形作為共同的同步時鐘信號，一旦總線控制權裁定給某一主器件，則總線時鐘信號將會只由該主器件產生，如圖4-12所示：</p><p>　　圖4-12 I2C總線上的時鐘同步</p><p>　?、峥偩€沖突和總線仲裁　　假如在某I2C總線系統(tǒng)中存在兩個主器件節(jié)點，分別記為主器件1

88、和主器件2，其數據輸出端分別為DATA1和DATA2，它們都有控制總線的能力，這就存在著發(fā)生總線沖突（即寫沖突）的可能性。假設在某一瞬間兩者相繼向總線發(fā)出了啟動信號，鑒于：I2C總線的“線與”特性，使得在數據線SDA上得到的信號波形是DATA1和DATA2兩者相與的結果，該結果略微超前送出低電平的主器件1，其DATA1的下降沿被當做SDA的下降沿。在總線被啟動后，主器件1企圖發(fā)送數據“101”，主器件2企圖發(fā)送數據“100101”。兩個

89、主器件在每次發(fā)出一個數據位的同時都要對自己輸出端的信號電平進行抽檢，只要抽檢的結果與它們自己預期的電平相符，就會繼續(xù)占用總線，總線控制權也就得不到裁定結果。主器件1的第3位期望發(fā)送“1”，也就是在第3個時鐘周期內送出高電平。在該時鐘周期的高電平期間，主器件1進行例行抽檢時，結果檢測到一個不相匹配的電平“0”，這時主器件1只好決定放棄總線控制杈；因此，主器件2就成了總線的惟一主宰者，總線控制權也就最終得出了裁定結果，從而實現了總線仲裁的功

90、能?！　囊陨峡偩€仲裁的完成過程</p><p>　　圖4-13 I2C總線上的總線仲裁</p><p>　　⑩總線封鎖狀態(tài)　　在特殊情況下，如果需要禁止所有發(fā)生在I2C總線上的通信活動，封鎖或關閉總線是一種可行途徑，只要掛接于該總線上的任意一個器件將時鐘線SCL鎖定在低電平上即可。</p><p>　　通過模擬I2C時序，我們可以對TMP275、BH1750F

91、VI采樣到得數據進行我們想要的操作，從而達到我們所需要的數據。</p><p>　　5 監(jiān)測系統(tǒng)調試分析</p><p>　　5.1人機操作界面測試分析</p><p>　　人機操作界面由以下三個界面組成：光強閾值設定界面、溫度閾值設定界面和濕度閾值設定界面。這三個界面被7個按鍵控制，7個按鍵分別是：1.設置鍵；2.左移鍵；3.右移鍵；4.“+”鍵；5.“-”鍵；6

92、.確定鍵；7.蜂鳴器解除鍵。剛把電源接通的時候(或者按下設置鍵)，第一個顯示的就是光強閾值設定界面，界面如圖5-1 所示：</p><p>　　圖 5-1 光強閾值設定界面</p><p>　　通過“左移鍵”、“右移鍵”、“+鍵”、“-鍵”對光強閾值進行設定，對光強閾值進行設定完成以后，按確定鍵就表示對第一個界面設置完成，并且進入第二個界面，第二個界面就是溫度閾值設定界面，如圖5-2所示：

93、</p><p>　　圖 5-2 溫度閾值設定界面</p><p>　　這個界面被6個按鍵控制，6個按鍵分別是：2.左移鍵；3.右移鍵；4.“+鍵”；5.“-鍵”；6.確定鍵；7.蜂鳴器解除鍵。同樣通過“左移鍵”、“右移鍵”、“+鍵”、“-鍵”可以對溫度閾值進行設定，對溫度閾值進行設定完成以后，按確定鍵就表示對溫度閾值設置完成，并且進入下一個界面，接下來就是濕度閾值設定界面，如圖5-3所示

94、：</p><p>　　圖5-3濕度閾值設定界面</p><p>　　該界面被6個按鍵控制，6個按鍵分別是：2.左移鍵；3.右移鍵；4.“+”鍵；5.“-”鍵；6.確定鍵；7.蜂鳴器解除鍵。同樣方法對濕度閾值設定完成后，按確定鍵進入下一個界面，就是環(huán)境參數監(jiān)測實時顯示界面如圖 5-4 所示：</p><p>　　圖 5-4環(huán)境參數監(jiān)測實時顯示界面</p>

95、<p>　　當光強、溫度和濕度都在閾值范圍內，就說明當前光強屬于正常要求，所以不會產生警報，但是當光強、溫度和濕度三個參數有一個或多個參數超過閾值范圍，就會聽到蜂鳴器警報響起，這時長按“蜂鳴器解除鍵”，就會關閉蜂鳴器?；蛘弋敼鈴姟囟群蜐穸热齻€參數都在閾值范圍之內時，蜂鳴器會自動關閉。</p><p>　　5.2 光強模塊測試分析</p><p>　　在完成環(huán)境參數監(jiān)測儀界面

96、顯示之后，為了進一步了解和分析我們環(huán)境參數監(jiān)測儀的準確度，我們進行了模塊界面顯示以及模塊的測試。首先分析了光強模塊。光強傳感器BH1750FVI在太陽照射下顯示界面如圖5-5所示：</p><p>　　圖 5-4 光強模塊測試界面</p><p>　　為能更好的反映光強模塊的檢測效果，我們在同一地點不同時間進行了多次測試，進行驗證。</p><p>　　5.3 溫度

97、模塊測試分析</p><p>　　在完成光強模塊測試界面顯示之后，我們對溫度模塊進行了測試。溫度模塊測試界面如圖5-5所示：</p><p>　　圖 5-5 溫度顯示界面</p><p>　　在這時，我們就可以針對溫度傳感器TMP275進行升溫或降溫操作，以使溫度達到所需要求，進行驗證。</p><p>　　5.4 濕度模塊測試分析</

98、p><p>　　在完成光強模塊測試界面顯示之后，我們對濕度模塊進行了測試，濕度顯示界面如圖5-6所示：</p><p>　　圖 5-6 濕度顯示界面</p><p>　　在這中情況下，我們就可以針對濕度傳感器DHT11進行加水或放風操作，以使?jié)穸冗_到所需要求，進行驗證。</p><p>　　5.5 氣敏傳感器監(jiān)測模塊測試分析</p>

99、<p>　　氣敏傳感器監(jiān)測模塊測試界面，如圖 5-7所示：</p><p>　　圖 5-8氣敏傳感器監(jiān)測模塊測試界面</p><p>　　表5-1氣體濃度等級表</p><p>　　當氣體濃度低于預設閾值(閾值在軟件中對內部ADC采樣值已進行設定，不能更改，見表5-1)，就說明當前氣體濃度屬于正常要求，所以不會產生警報，但是當氣體濃度超過預設閾值，就會聽

100、到蜂鳴器警報響起，這時長按“蜂鳴器解除鍵”，就會關閉蜂鳴器。或者當氣體濃度再次低于預設閾值時，蜂鳴器會自動關閉。在這時，我們可以利用打火機在氣敏傳感監(jiān)測模塊四周放出丁烷，再用萬用表測量MQ-2的2號引腳，觀察萬用表測量到的電壓值，進行驗證。如圖5-9所示：</p><p>　　如圖5-9萬用表測試圖</p><p>　　5.6 紅外監(jiān)控模塊測試分析</p><p>

101、　　紅外監(jiān)控模塊測試界面，如圖5-10所示：</p><p>　　圖 5-10紅外監(jiān)控模塊測試界面</p><p>　　本系統(tǒng)的紅外監(jiān)控模塊只有在環(huán)境較暗時，才能監(jiān)測紅外監(jiān)控模塊附近有無紅外。當環(huán)境較暗時，紅外監(jiān)控模塊附件有紅外，紅外監(jiān)控模塊測試界面會產生變化。如圖5-11所示：</p><p>　　圖5-11紅外監(jiān)控模塊測試界面</p><p&

102、gt;　　我們可以用物體擋住光敏電阻，然后用手觸碰KP-500B，再用萬用表測量BIS001的V0端，觀察萬用表測量到的電壓值以及記錄保持高電平的時間，進行驗證。如圖5-12所示：</p><p>　　如圖5-12 萬用表測試圖</p><p>　　5.7整機裝配與調試</p><p>　　5.7.1整機裝配調試</p><p>　　對上述所

103、有單元模塊進調試，確保所有模塊都能正常工作后，接下來我們對整機包括電路板、MSP430F5438A核心板、數據采集板以及鋁合金外殼進行了打孔裝配，如圖5-16所示。</p><p>　　圖5-16 整機裝配圖</p><p>　　整機的裝配完成之后，進行整機調試（如圖5-16所示）。將裝配好的系統(tǒng)上電，經過按鍵設定（如圖4-3）相關報警閾值參數，系統(tǒng)順利的進行了下一步的綜合監(jiān)測程序（如圖4

104、-4）。系統(tǒng)整機運行正常，能正常監(jiān)測各個環(huán)境參數。</p><p><b>　　圖5-16整機調試</b></p><p><b>　　5.7.2功耗測試</b></p><p>　　經測試，系統(tǒng)外接12V穩(wěn)壓電源，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工作電流65mA，功耗約為780mW。如果配以24A·h/12V的蓄電池，在放電深度為90

105、%的情況下，一次充電后系統(tǒng)可以正常不間斷工作24*0.9/0.065≈14天左右。該系統(tǒng)非常適合用在移動電源式的監(jiān)測場合。</p><p><b>　　總結</b></p><p>　　本文在廣泛的查閱國內外相關的研究資料和技術資料的基礎上，經過深入調研，采用最新的硬件技術及軟件設計方法，研究設計了基于MSP430單片機的環(huán)境參數監(jiān)測系統(tǒng)，該數據采集系統(tǒng)具有數據的采集

106、、處理、顯示、存儲的功能。分別從硬件設計、軟件設計等方面介紹了基于MSP430F 5438A單片機的環(huán)境參數監(jiān)測系統(tǒng)的研究及設計過程。</p><p>　　系統(tǒng)結構采用的模塊化設計，主要分為兩大部分，單片機核心板部分和的外圍監(jiān)測模塊部分。單片機核心板部分主要完成MSP430F 5438A的最小系統(tǒng)設計，外圍監(jiān)測模塊部分主要以多種傳感器為核心，包含測溫、測濕、測光照度、測紅外光強、測可燃氣體濃度等多個環(huán)境參數檢測電

107、路。在此基礎上經過綜合集成后，完成了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計。</p><p>　　當然，系統(tǒng)還有一些可以在功能上完善和改進的地方。例如，在后續(xù)的設計中，該系統(tǒng)還可再添加一些其他傳感器，例如壓力傳感器、聲強傳感器等，使之功能更加完備。此外，還可以在該系統(tǒng)基礎上加入基于有線串口或無線通訊模塊，使得系統(tǒng)可以與上位機或遠程PC機進行通訊，實時監(jiān)控和記錄采集的數據。</p><p>　　總體來說，本文所

108、述基于MSP430單片機的環(huán)境監(jiān)測儀設計原理科學，成本低，體積小，功耗低，便于開發(fā)，使用靈活方便，測量準確性較高，具有很強的實用性，使室內外的環(huán)境監(jiān)測更加方便快捷，適用于各種室內外場合，農業(yè)、工業(yè)等均可，應用前景廣闊。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　時間飛逝，三年的大學學習生活即將結束了，在這里，我首先要衷心的感謝我的指導老師，感謝

109、他們在整個學習過程中給予我的關心、指導和幫助，在畢業(yè)論文的撰寫過程中，指導導師給予了我無私的幫助，我的所有成果都傾注了指導老師的心血！指導老師治學態(tài)度嚴謹、對科研工作認真執(zhí)著，使我深受感染。在整個畢業(yè)論文撰寫過程中，從畢業(yè)論文的選題到研究思路的確定，以及到最后的系統(tǒng)實現，整個過程中都得到了兩位老師的指導和幫助。最后，再次向指導老師表達我最誠摯的謝意。</p><p><b>　　參考文獻</b&g

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