基于MSP430单片机监测环境温湿度以及二氧化碳浓度毕设

基于MSP430单片机监测环境温湿度以及二

氧化碳浓度毕设

设计总讲明Ⅱ

General Description of Construction Design Ⅳ

第1章绪论6

1.1 研究的目的及意义6

1.2 国内外研究的情形7

1.3 系统的要紧性能指标和工作任务8

1.4 方案论证8

第2章工具简介 10

2.1 C语言10

2.2 IAR软件11

第3章硬件设计16

3.1 主控芯片的介绍16

3.1.1 MSP430F149的工作方式17

3.1.2 P口介绍19

3.1.3 MSP430指令的介绍24

3.1.4 MSP430中断介绍和储备器断介绍26

3.1.5 MSP430定时器28

3.1.6 时钟模块 30

3.1.7 比较器模块31

3.1.8 模数转换模块32

3.2 电源电路的设计32

3.3 晶振和复位电路以及USB下载电路的设计35

3.4 液晶显示模块LCD12864 37

3.5 时钟芯片DS1302 39

3.5.1 DS1302 的差不多组成和工作原理40

3.5.2 DS1302 内部寄存器41

3.6 温湿度芯片45

3.7 二氧化碳气体传感器49

3.7.1 二氧化碳浓度传感器TGS4160概述49 3.7.2 TGS4160的内部结构49

3.7.3 TGS4160的工作原理50

3.7.4 二氧化碳检测电路设计 52

3.8 超限操纵处理模块52

第4章软件设计 54

4.1 程序的流程图设计54

4.1.1 主程序设计流程图54

4.1.2 温湿度和气体采集及处理框图 69

4.1.3 LCD12864显示流程图85

第5章调试与体会91

5.1 调试过程91

5.2 总结体会92

致谢93

参考文献 95

婴儿室环境监测电路的设计

设计总讲明

随着科技的飞速进展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。关于刚出生的婴儿，刚脱离母体进入新环境，对新环境温湿度的要求同样也专门高。传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮番值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低下不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故差不多上由人为因素造成的，人工爱护缺乏完整的治理系统。而咨询世监控系统就能够解决如此人才资源白费，治理不及时的咨询题，这是由于它的智能化设计所决定的。温度湿度和气体的浓度在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门有着至关重要的作用，准确测量温湿度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要。因此研究温湿度的测量和操纵方法具有重要的意义。

本设计核心部件为超低功耗嵌入式单片机MSP430，信号采集及处理部分由SHT11以及二氧化碳传感器GTS4160构成，输出的信号通过AD转换和MSP430的处理在显示器上显示温湿度以及气体的浓度，信号显示采纳的是液晶屏点阵显示器LCD12684，其他组成部分为实时时钟发生电路，产生与现在相同的时刻和具体日期，也是通过LCD1286 4液晶模块显示。超限处理模块是使用PID算法设计，使用单片机的引脚电平通过继电器来操纵温湿度，和CO2气体浓度。本设计还接入了故障报警模块。

MSP430是嵌入式单片机具有高度的集成化，有看门狗定时电路，比较器，模数转换等功能，与51系列单片机比较具有超低功耗，端口多等优点；SHT11温湿度传感器测温范畴为-40～+123．8℃，精度0．1℃，湿度测量范畴是0～99％RH，辨论率为0．03 RH，完全能够满足设计要求的温度20～27℃，湿度30～50％RH，它为I2C总线连接通信，较其他产品具有品质杰出，超快相应，抗干扰能力强，超高的性价比有点。GTS4160一种含热敏电阻的混合式CO2敏锐元件，它使用的时候一样都配有本产品公司专门配套生产的一个转换和测量模块AM-4模块，模块是数字量串行输出，相比其他CO2气体传感器操作简单，精度高。

在软件设计部分有对测量的温湿度进行上下值的设定，当测量超过限定值时，通过超限自动操纵调剂温湿度电气处理电路对其进行处理，分别动作为过冷制热，过热制冷，过湿除湿，过干加湿，和对气体浓度调剂，硬件中包括一个开关，为复位开关。开机后，所有器件初始化，LCD12864产生实时时刻和日期，温湿度传感器SHT11和C O2传感器开始进行温湿度测量和运算，最后通过LCD液晶显示器显示结果。在测量结果中有超过设定的温湿度上下限的，通过超限模块做出反应。

电路要紧包括了MSP430操纵模块、SHT11温湿度测量模块、二氧化碳检测模块TGS4160、DS1302时刻模块、LCD显示模块、超限继电器处理模块。其他是一些附件，例如复位、晶振电路。

关键字：MSP430149；SHT11；TGS4160；DS1302；继电器；LC D12864

The baby's room environmental monitoring circuit design General Description of Construction Design

This design for ultra-low power embedded microcontroller MSP4 30 core components, signal acquisition and processing part consists of SHT11 GTS4160 and carbon dioxide sensor, the output signal throu gh the AD conversion and the processing of MSP430 displayed on t he monitor temperature and humidity and gas concentration, signal di splay USES LCD lattice display LCD12684, other components for th e real time clock generating circuit, and the same time and date righ t now, is through the LCD12864 LCD module display. Transfinite pr ocessing module design is the use of PID algorithm, using MCU pin level through the relay to control the temperature and humidity, and CO2 gas concentration. This design also access the fault alarm mod ule.

Key words：MSP430F149 ; SHT11; TGS4160; DS1302; Relay; L CD12864

第1章绪论

1.1 研究的目的及意义

温度和湿度以及习惯环境所需的各种气体的浓度与人们的生活息息有关。在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门，经常需要对环境温度与湿度和气体浓度进行测量及操纵。准确测量温湿度和有关气体浓度在生物制药、食品加工、造纸等行业差不多上至关重要的。传统的温度计是用水银柱来显示的，它的精确度不高，不易读数。而采纳单片机对温湿度及气体进行操纵，不仅具有操纵方便、简单和灵