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基于MSP430F247和TMP275的測溫儀

時間：2009-04-01 10:42:53

關(guān)鍵字：測溫儀 TMP275 MSP430F247 MSP430F247 BSP

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[導(dǎo)讀]介紹了一種TI公司最新推出的MSP430F247單片機(jī)，利用它自帶的12C模塊驅(qū)動12C總線的溫度傳感器TMP275。TMP275是一款具有高精度、低功耗的新型溫度傳感器。由于TMP275具有可編程功能，纖小的封裝以及極大的溫度范圍，因而廣泛應(yīng)用于組建超小型溫度測量裝置。

1 引言
TI公司的MSP430單片機(jī)以獨(dú)特的低功耗和模塊化設(shè)計贏得了設(shè)計者的青睞。新型MSP430F247其性價比相當(dāng)高，該16位單片機(jī)處理速度快，超低功耗，能節(jié)省很多資源；MSP430F247內(nèi)置I2C模塊，方便了程序編寫，大大降低了程序的出錯率。同時更多的I/O口可以級聯(lián)更多的外圍器件，而無需使用地址數(shù)據(jù)鎖存器件，既方便了程序的編寫，也簡化了硬件電路的設(shè)計。
溫度傳感器TMP275可直接輸出數(shù)字信號，而無需取樣、放大、濾波和模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換，可以直接傳輸給單片機(jī)信號處理系統(tǒng)；而且輸出信號分辨率可以達(dá)到0．062 5，測溫精度±O．5℃，若使用MSP430F247做控制器，可直接與其自帶的I2C模塊相連，使用方便。

2 電路設(shè)計
2．1 總體方案設(shè)計
該測溫儀的硬件結(jié)構(gòu)由溫度測量、核心控制電路、顯示電路和電源電路等4部分組成?？傮w方案框圖如圖l所示。

2．2 單元模塊設(shè)計
2．2．1 核心控制電路
核心控制電路采用MSP4313F247完成數(shù)據(jù)的測量和處理，實(shí)現(xiàn)溫度測量和控制輸出顯示功能，電路如圖2所示，其中的P3．1．P3．2分別是MSP430F247自帶I2C模塊的SCL和SDA，可以直接連接TMP275，不用再模擬I2C口，應(yīng)注意接上拉電阻。

2．2．2 溫度測量
測溫部件采用TI公司生產(chǎn)的溫度傳感器TMP275，以數(shù)字形式用I2C總線向CPU傳輸數(shù)據(jù)，圖3給出溫度測量電路。

    TMP275是一個I2C總線的溫度傳感器，測溫范圍一40℃~+125℃，在一20℃~+100℃之間最大誤差僅為±0．5℃。
    TMP275內(nèi)部有指針寄存器、配置寄存器、溫度值寄存器、高溫和低溫限制寄存器等5個寄存器。
    指針寄存器是通過P1，P0識別哪個寄存器來響應(yīng)讀寫命令。其格式字如表1所示，指針地址如表2所示。

配置寄存器是一個8位可讀寫的寄存器，用來存儲TMP275的工作模式控制字，詳細(xì)資料請參見參考文獻(xiàn)。
溫度寄存器是12位補(bǔ)碼只讀寄存器，用來存儲最近變換得到的數(shù)據(jù)，存儲形式與TI公司的TMPl00和DALLAS公司的DSl8820相同。該寄存器通過2個字節(jié)讀寫數(shù)據(jù)，如表3，表4所示，且先傳輸高8位再傳輸?shù)?位，其中第一個字節(jié)8位有效，第二個字節(jié)只有高4位有效。上電和復(fù)位后讀出的是0°。圖4和圖5分別是I℃數(shù)據(jù)寫、讀時序圖。

2．2．3 顯示電路
圖6給出顯示電路，顯示部分主要由3個共陰數(shù)碼管組成，以達(dá)林頓集成電路ULN2003和74LS06作為反向驅(qū)動。

2．2．4 電源電路
該裝置的電源由兩部分組成：由三端穩(wěn)壓器LM7805提供的+5 V。主要給ULN2003，74LS06以及溫度傳感器TMP275供電：由TI公司專用電平轉(zhuǎn)換器TPS76033提供的3．3 V，主要提供MSP430F247單片機(jī)工作電源，如圖7所示。

3 程序流程圖及部分核心程序代碼
3．1 主程序
程序開始頭文件加載、端口及各種寄存器初始化，然后進(jìn)入顯示測溫程序，如圖8所示。

3．2 測溫子程序
3．2．1 測溫初始化子程序
此部分程序分別對MSP430F247自帶的I2C模塊相關(guān)的寄存器進(jìn)行設(shè)置：①設(shè)P3．1、P3．2為外部管腳，使能SW Reset；②選擇I2C模塊操作模式為主機(jī)，同步模式；③選擇時鐘，復(fù)位R/W；④設(shè)置從機(jī)地址，清除SW中斷標(biāo)志，使能Rx中斷；⑤設(shè)置接收字節(jié)計數(shù)器是2，目的是讀2個字節(jié)的溫度值；⑥發(fā)送I2C開始命令；⑦接收2個字節(jié)的溫度值；⑧發(fā)送I2C停止命令。

4 結(jié)語
測溫儀設(shè)計系統(tǒng)中，對于數(shù)字溫度傳感器TMP275，采用了模塊化的設(shè)計理念，設(shè)計思路明朗，搭建系統(tǒng)框架比較容易，尤其是MSP430F247本身帶有I2C模塊，不必再用一般的2個端口來模擬I2C，程序編寫簡單，在使用其他的I2C器件時也可以參考，移植使用。

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