基于MSP430单片机的环境参数监测仪的设计制作

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毕业设计(论文)

题目:基于MSP430单片机的环境

参数监测仪的设计制作

指导者:

评阅者:

2014 年 4 月

毕业设计(论文)中文摘要

温湿度和光照度等参数是标定环境不可缺少的参数,对其进行准确的测量具有重要意义。本文以室内外居住环境为背景,设计出一种以MSP430F5438A超低功耗单片机为控制核心的环境参数监测仪。

论文对环境参数监测系统硬件和软件模块包括子系统模块进行了详细设计:通过相应的传感器芯片对包括温度、湿度、光强、红外辐射度和可燃气体浓度等环境参数进行检测和采集;通过微处理器MSP430F5438A将传感器芯片采集到的数据进行分析处理,并在液晶终端进行参数的实时显示和监控。

论文分别对温度传感器模块,单总线湿度传感器模块,光照度传感器模块,气敏传感器模块,红外热释电模块以及按键和液晶显示模块进行了单模块分别调试。在此基础上对这些子程序模块进行了整合调试及整机功能和功耗测试,最终完成整个监控系统及仪器的设计制作。

实验显示,本环境参数监测仪具有体积小、携带方便、功耗低、可靠性高、免维护、成本低等优点,在室内外环境参数监测领域,具有很好的应用前景。

关键词:MSP430单片机环境参数监测传感器液晶显示

毕业设计(论文)外文摘要

Title: The Design and Production of Environmental Parameter Monitor Based on MSP430

Abstract:

Parameters such as temperature, humidity and illuminance are indispensable to the calibration environment, which has important significance for accurate measurement. The aim of this thesis is to design an environmental parameter monitor, which controlled by an ultra-low power MSP430F5438A for indoor and outdoor living environment.

The detailed design of hardware and software module including subsystem module in the environmental parameter monitor is proposed in this thesis. The corresponding sensor chip is used to detect and collect the environmental parameter such as temperature, humidity, illuminance, the infrared radiation intensity and combustible gas concentration. The MSP430F5438A analyzes and processed the data which collected by sensor chips, and realized the real-time display and monitoring for parameters on LCD terminal.

The thesis proceeds debugging on single module likes temperature sensor module, single bus humidity sensor module, illuminance sensor module, gas sensor module, pyroelectric infrared module and buttons and LCD module, respectively. On the basis of that, after debugging and test on the function and power for the integrated subroutine modules, the design and production of the whole monitoring system and instrument is completed.

Test results given show that the environmental parameter monitor has several advantages, such as small volume, portable, low power

consumption, high reliability, maintenance-free, low cost and so on. It has a great application prospect in the field of indoor and outdoor environmental parameters monitoring.

Key words: MSP430, Environmental Parameter Monitor, Sensor, LCD Display

目录

1 绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 论文的主要内容 (2)

2 数据监测系统的总体设计方案 (3)

2.1 系统总体框图设计 (3)

2.2单片机选型 (3)

2.2.1 MSP430单片机概述 (3)

2.2.2 MSP430F5438A介绍 (4)

2.3 传感器的选型 (5)

3 系统硬件设计 (7)

3.1 主控芯片模块 (7)

3.1.1 单片机最小系统模块 (7)

3.1.2系统电源模块 (8)

3.2 子系统模块 (8)

3.2.1光强采集模块 (8)

3.2.2 温度采集模块 (10)

3.2.3 湿度采集模块 (11)

3.2.4 气敏传感器监测模块 (12)

3.2.5 红外采集模块 (13)

3.2.6液晶显示和键盘模块 (15)

3.3 硬件电路板的焊接与制作 (17)

3.3.1 系统硬件电路原理图 (17)

3.3.2 系统硬件电路PCB图 (18)

4 系统软件设计 (20)

4.1 软件开发环境及编程思想简介 (20)

4.2系统主程序设计 (20)

4.3 系统子程序设计 (21)

4.3.1 按键设置程序 (21)

4.3.2 数据监测程序 (22)

4.3.3 主控芯片MSP430F5438A时钟设定程序 (23)

4.3.4 DHT11单总线数据读取程序 (24)

4.3.5 片内ADC程序 (26)

4.3.6模拟I2C通信协议 (27)

5 监测系统调试分析 (32)

5.1人机操作界面测试分析 (32)

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