基于MSP430單片機的溫度測量實驗設計

摘要：介紹了一種基于MSP430單片機的測溫實驗，用此實驗可代替教學中傳統的熱敏電阻結合電流表的測溫實驗。該實驗采用熱敏電阻和斜率A／D轉換來測量溫度，并由液晶顯示屏顯示出來。通過該實驗可以使學生更好的掌握傳感器、單片機、集成電路以及計算機語言等現代科學技術。
關鍵詞：MSP430；溫度測量；斜率A／D；液晶顯示

隨著時代的發展，科學技術也不斷進步，新的科學技術在各個領域里廣泛應用。高等教育是培養高水平人才的重要途徑，但目前某些教學內容還比較落后，并沒有跟上現代科技的發展。在高等教育的課程中引入更多的現代技術，有利于對人才的培養。本文介紹一種應用MSP4 30單片機測量溫度的方法，來代替傳統教學中相對落后的熱敏電阻結合電流表的實驗方法。

1 溫度測量部分
用于測量溫度的溫度敏感元件有很多種，比如熱電偶、熱敏電阻、集成溫度傳感器、數字溫度傳感器等等。本系統采用的是熱敏電阻。熱敏電阻由對溫度非常敏感的半導體陶瓷質工作體構成。與一般常用的金屬電阻相比，它有較大的電阻溫度系數，可以獲得較高的溫度分辨率。不同材料制成的熱敏電阻適用的測溫范圍不同，如CuO和MnO2制成的熱敏電阻適用于-70～120℃，適于測量體溫。溫度是模擬量，要把被測的模擬量轉換成數字量，以供單片機處理。為了節約成本，可以通過斜率A／D轉換來實現模數轉換。斜率A／D轉換是利用外接電容的充電和放電來實現的。電路連接如圖1所示。

應用MSP430的比較器(Comparator_A)和定時器(Timer_A)，可以測量熱敏電阻的阻值。根據阻值和溫度的對應關系可以得出待測的溫度，實現A／D轉換。將Comparator_A的CA0端接外部信號，CA1端接內部參考電壓0．25Vcc。Timer_A工作在捕獲模式，下降沿捕獲，通過CCI1B捕獲CAOUT。先使P1．2端口輸出高電平，通過Rref給電容C6充電。充電完畢時，CA0端電壓高于CA1端電壓，CAOUT輸出1。讀Timer_A的計數值t0，t0=TAR。然后再使P1．2端口輸出低電平，電容C6通過Rref放電，當CA0端電壓降至0．25Vcc時，Comparator_A輸出翻轉，CAOUT輸出0，Timer_A通過CCI1B捕獲到下降沿，觸發定時器中斷，讀出捕獲值CCR1，t1=CCR1。C6通過Rref放電到0．25Vcc的時間time_ref=t1-t0。再對熱敏電阻Rsens充電和放電，同樣測出C6通過Rsens放電到0．25Vcc的時間time_sens。由下面的公式可以計算出熱敏電阻(Rsens)的阻值。