基于MSP430的智能温度检测系统设计

　　1 引言

　　随着设备的电气化和自动化程度不断提高， 对设备和环境进行实时监控显得尤为重要。传统的测温器件热敏电阻测出的一般是电压， 需要再转化为相应的温度， 这就要有其它外部硬件的支持。因此硬件电路比较复杂， 设计成本也比较高。智能温度检测系统采用的是一种改进型智能温度传感器DS18B20, 数字温度传感器通过单总线与单片机连接， 系统结构简单， 抗干扰能力强， 适合于恶劣环境下进行现场温度测量， 也可应用于仓库测温、高层空调控制和农业生产过程监控等领域。

　　2 温度检测系统硬件构成

　　该温度检测系统由主控制器MSP430F149、存储模块CAT24WC64、液晶显示模块HTM1602A、语音报警模块ISD1420、矩阵键盘和单总线接若干温度传感器DS18B20组成。系统硬件框图如图1所示。由图可见， 多点温度测量电路只占用了MSP430F149 的一个普通IO口， 系统资源利用率较高。

图1 系统硬件总体电路图

　　2. 1 DS18B20

　　2. 1. 1 DS l8B20的内部结构

　　DS18B20的内部结构如图2 所示， 主要由四部分组成： 光刻ROM、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH 和TL 配置寄存器。DS18B20 可以有多种封装形式， 在TO - 92封装中， 如图2 （ a ）所示， GND 为接地引脚， DQ 为数据输入/输出引脚，VDD为可选的外部电源供电引脚， 在寄生电源工作方式下接地。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的， 它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM 的排列是： 开始8位（ 28H ）是产品类型标号， 接着的48 位是该DS18B20自身的序列号， 最后8位是前面56位的循环冗余校验码。

　　光刻ROM 的作用是使每一个DS18B20 都各不相同， 这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

图2 DS18B20整体结构图

　　2. 1. 2 DS18B20的工作过程

　　访问DS18B20的工作顺序通常为： 初始化， 发送ROM 操作命令， 发送RAM 操作命令。通过初始化复位工作使主设备知道传感器DS18B20存在并准备工作。通过发送ROM 命令可以知道某个特定的DS18B20是否存在并且是否超过温度警界值。

　　共有5种ROM操作命令， 分别是读ROM （ 33H ）、匹配ROM （ 55H ）、搜索ROM （ FOH ）、跳过ROM（ CCH）、告警搜索命令（ ECH ）。通过发送RAM 操作命令， 可以设定电源供电方式， 启动温度转化， 读写DS18B20的暂存区。共有6种功能命令， 分别是转换温度（ 44H ）、读暂存区（ BEH ）、写暂存区（ 4EH ）、复制暂存区（ 48H ）、重调EEPROM （ B8H ）、读电源供电方式（ B4H ）。每条命令有不同代码， 在总线上传送时， 由器件根据接收的命令代码完成相应的操作。因此DS18B20的单线通信功能是分时完成的， 它有严格的时序要求。