基于单片机的温度控制系统设计与实现
1 项目要求此系统的主要功能：
● 可以测量一定摄氏度内的温度；
● 用液晶显示温度，精确到小数点后两位；
● 利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度；
● 至少有高、低两路限温控制输出接口控制外部电路。
● 高、低两路限温控制点可在一定范围内独立设置，通过发光二极管模拟显示其控制状态输出。
● 当温度达到高、低限温控制点发光报警；
● 提高温度测量精度，使分辨率不低于0.10C；
● 可以通过按键设置高、低两路限温控制点。
2项目分析和系统设计此数字温度控制系统硬件部分利用了MSP430G2553芯片内部的ADC10功能配置，结合DS18B20温度传感器来测量环境中的温度，将所测数值在LCD1602串行显示；软件部分利用CCS软件来进行编译，并且根据实际需要来完成各模块程序的编写，再进行复杂的调试。
3 硬件设计该温度控制系统在MSP430G2553芯片的功能配置和协调下，与其他模块搭建来完成。由MSP430控制温度传感器DS18B20实时测量环境中的温度，然后在LCD5110显示出来，当该温度超过了设定的最大或者最小温度值时，LED开始报警。
图3.1系统结构框图
3.1单片机选型模块基于名为Launch Pad，MSP-EXP430G2低成本实验板是一款适用于TI最新MSP430G2XXX犀利产品的完整开发解决方案。基于USB的集成型仿真器可提供全系列MSP430G2XX器件开发应用所必备的所有软件、硬件。Lunch Pad具有集成的DIP目标插座，可支持多达20个引脚，从而使MSP430Value Line器件能够轻松插入LaunchPad实验板电路。
图3.2单片机选型模块图
3.2温度测量模块温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器，测温范围为-55℃~125℃，可编程为9位~12位A/D转换精度，测温分辨率达到0.0625℃，采用寄生电源工作方式，CPU只需一根口线便能与DS18B20通信，占用CPU口线少，可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图3.3所示。
图3.3 DS18B20测量电路图
3.3 LCD液晶显示模块LCD液晶显示模块采用LCD1602型号，性价比高，LCD1602可以显示32个字符，口相对简单。1602共16个管脚，但是编程用到的主要管脚不过三个，分别为：RS(数据命令选择端),R/W（读写选择端）,E（使能信号）;以后编程便主要围绕这三个管脚展开进行初始化，写命令，写数据。
以下具体阐述这三个管脚：
RS为寄存器选择，高电平选择数据寄存器，低电平选择指令寄存器。
R/W为读写选择，高电平进行读操作，低电平进行写操作。
E端为使能端，后面和时序联系在一起。
除此外，D0~D7分别为8位双向数据线。
其接线如图3.4所示
图3.4 LCD显示电路
3.4系统电源整个电路采用USB电源，为所有的USB 外设提供了单一的易于使用的标准的连接类型，简化了USB 外设的设计。整个的USB 的系统只有一个端口和一个中断节省了系统资源。
4 软件设计4.1主程序本系统整体工作主要由单片机程序控制实现，其工作过程为：由MSP430控制温度传感器DS18B20实时测量环境中的温度，然后在LCD1602显示出来，当该温度超过了设定的最大或者最小温度值时，LED开始报警。
程序流程图如下：
图4.2 温度测量子程序图
5 系统调试5.1硬件调试主要根据系统框图和硬件原理设计进行原理的绘制、各参数的设置、电路板的制作，以及元器件的焊接等。具体如下：
5.1.1 各单元电路，确认各单元电路链接无误，尤其是关键元器件，一定要接保护电阻。
（1）在样机加电之前，首先用万用表等工具，根据硬件电器原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性，并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求。应特别注意电源的走线，防止电源之间的短路和极性错误，电源连接是否正确测试LCD显示屏是否有输出，LCD显示屏上的温度的显示是否符合；
（2）运用MSP430单片机中简单的I/O口功能，优异在检查硬件是否正常工作时先检测单片机本身的I/O口设置，可以先不连接外部电路，使用单片机本身I/O口，测试程序是否正确，以免在软件调试中引起不必要的麻烦。
5.1.2 PCB设计注意事项：
在进行PCB设计时，必须遵守PCB设计的一般原则，并注意其要求。
（1）此系统采用的电阻和电容较多，注意在画PCB时注意各器件的封装，对照使用的实物选取封装，保证焊接硬件的正确性。
（2）此系统采用光敏电阻及较大的极性电容，介于成本的原因，采用的封装是是直插式的，在PCB设计时特别注意
（3）根据电路的模块布局，这样便于在出现问题时进行检查，尤其注意MSP430单片机系统中I/O口是否设置正确。
5.2程序调试此程序设计中仅使用了MSP430单片机系统中I/O口资源，调试过程中，主要使用寄存器窗口，以及设置断点，观察系统程序主要实现对采集来的模拟信号进行模数转换，并对数字信号进行液晶显示，所以程序有采集模拟信号、DA转换和液晶显示三部分；在中断子程序设置断点，判断运行是否正确。在调试过程中，由局部到整体，判断程序可能出现的问题，认真分析逻辑，实现要求的功能，在简化程序。
5.2.1 CCSV5的打开步骤
- 右键Code Composer Studio v5快捷方式，左键打开。会出现如图5.2所示界面：
图5.1 Code Composer Studio v5软件加载界面
（2）加载完毕之后会有如图5.3所示界面出现：
图5.2 Code Composer Studio v5软件打开界面
（3）选择Project->Import Existing CCS Eclipse Project，导入程序文件夹中的工程；具体操作如图5.4：
图5.3 Code Composer Studio v5程序导入步骤图
5.2.2CCSV5的使用步骤
（1）CCS新建工程：
①首先打开CCS并确定工作区间，然后选择project-->New CCS Project
弹出图5.5对话框。，在简化程序。
图5.4创建新工程主界面
②在project name中输入新建工程名称turang。
③在Device部分中，Variant中选择MSP430G××× Family，芯片选择MSP430G2553，其余选择默认。
④选择空工程，然后单击Finish，完成新工程的创建。
⑤创建工程如图5.6所示：
图5.5ProjectExplorer界面
⑥然后选择File-->New-->Source File，新建一个C文件，并且命名为turang.C，并在工程名上右击选择Add Files，创建工程如图5.7：
图5.6 新建工程界面
(2）CCS调试：
①调试之前，先确定目标配置文件是否已经创建并且配置正确。
②首先进行工程编译：选择Project-->Build Project，编译目标工程。编译结果如图5.8所示，表示没有错误，可以进行下载调试，如果有错误，知道调试到没错误为止。
图5.7工程调试结果
③单击运行图标
运行程序，可以观察显示的结果。在程序调试的过程中，也可通过设置断点来调试程序，选择需要设置断点的位置，右击鼠标选择Breakpoints-->Breakpoint，断点设置成功后显示图标可以通过双击该图标来取消该断点。程序运行的过程中还可以通过单步调试按钮进行调试。
整个系统的软硬件都完成后，需要进行联合调试，主要是针对系统设定的功能能否完成和完善进行调试。将电路线连接好，接入3V电源，LCD显示屏亮，且测得当前温度，如果当前温度超过给定的量程范围内LED等就会亮，此时就是发出警报，提示当前温度已超出给定温度范围。超出给定的温度（35°）LED灯就会亮，否则LED灯就会灭，如下图。
图5.8联合调试图
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