数字式传感器与模拟式传感器相比,由于采取高集成度设计和数字化处理,在可靠性、抗干扰能力以及器件微小化方面都有明显的优点。但受半导体本身限制,数字式传感器还存在以下不够理想的地方:
1.数字式传感器测量的是其自身管芯的温度,并且管芯温度接近于引线的温度,所以每个传感器必须安置在与被监视环境有良好热耦合的位置。实际应用时会出现传感器所测温度值要小于环境温度,需要加修正值;
2.数字式传感器对温度转换为数字量的时间都较长;
3.测温范围不宽(均在-55 ~ 125摄氏度);
4.数字式传感器的传递函数存在有一定的非线性,可有软件校正,不过,数字式传感器最好在常温下使用,超过常温范围它的误差较大。所以数字式传感器目前还不适合于对温度变化敏感、环境恶劣的行业;
5.数字式传感器的价格比模拟式传感器的高,做大范围应用时有一定的难度。
综上所述,由于各有各的优缺点、应用范围、和市场,数字式传感器和模拟式传感器会并存很长一段时间,但随着材料科学和半导体技术的深入发展与合作,数字式传感器测温精度进一步提高,测温范文拓宽,生产成本和销售价格不断降低,其发展趋势必将取代模拟传感器。
1.2 本论文的目的和主要内容
本课题在对MSP430F149单片机了解学习的基础上,研究了基于AT24C1024EEPROM的数字存储系统设计,包括单片机的外部接口电路硬件设计和软件开发。本课题具体完成了以下几方面内容:
1)理论知识的学习。学习MSP430F1612单片机的内部结构、特点和应用,查阅相关芯片的数据手册,了解各模块电路芯片的工作原理。
2)按数字温度计设计的技术要求,选择方案,要求阐述方案工作原理;
3)利用Protel 99SE设计软件,按课题技术要求设计系统的硬件电路,并完成相关的驱动程序设计,对硬件电路和相关软件程序加以必要说明;
4)完成单片机的上电初始化设计,保证单片机能够正常工作,熟悉基于MSP430F1612单片机及DS18B20的电路设计;
5)完成基于DS18B20的驱动程序设计,实现温度信号的连续读取及输出控制;
6)完成串行通信的驱动设计,并最终完成系统联调工作
本课题旨在完成程序的设计调试工作,同时要完成整个系统的联调工作,达到培养学生解决实际问题的能力。
1.3 本论文的结构安排
本论文首先介绍了MSP430F1612单片机的构造,并且说明了系统的总体设计的思路及硬件设计,并侧重介绍了系统的软件设计,说明了如何完成完成基于MSP430F1612单片机及DS18B20的数字温度计的硬件设计,并编写相应的驱动程序。最后通过软件的仿真以及硬件的操作完成整个系统的设计。
2 系统的总体设计
2.1 系统组成
系统硬件组成共包括5个部分,分别为MSP430F1612单片机电路,测温电路,时钟复位电路,驱动电路,输出电路。
系统软件组成为各个功能模块程序设计包括:为MSP430及串口初始化程序;温度传感器初始化及工作程序;通过串口向单片机发送数据,并由单片机处理程序;液晶显示程序。
系统结构如图2-1所示:
图2-1 系统组成结构
2.2 MSP430F1612
本设计采用MSP430F1612单片机作为核心控制部件。由于前文已经大致介绍了MSP430单片机的概况,在此不再赘述,重点介绍MSP430F1612的功能以及引脚组成。