基于MSP430的平衡式温度计的研制

论文摘要

本文介绍了基于MSP430F135的高精度平衡式温度计的研究。该仪器具有精度高，测温范围广，抗干扰能力强，稳定性好等特点。本文首先介绍温度测量的方法和温度测量系统的组成，测温仪表的发展趋势以及本仪表核心数据处理模块MSP430F133单片机微处理器的特点。阐述了用数字温度芯片DS18B20测量环境温度对热电偶进行冷端温度补偿的方法，说明了该仪器的工作原理，接着详细介绍了该温度测量系统的各硬件模块功能实现，设计方案，芯片选择依据和调试。在软件设计中首先介绍了模块化软件设计流程，重点阐述了D／A转换，显示，温度传感器测温各模块与MSP430单片机之间的接口程序设计。最后根据温度计测得的数据，分析了数据拟合的方法。根据调试和温度测量结果，本平衡式温度计达到了设计的预期目标。测量数据满足了精度要求和稳定性要求。文章最后列举了在样机研制过程中出现的主要问题和解决方案，并提出了温度测量仪表向嵌入式系统平台移植发展的设想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 温度测量系统构成
• 1.3 温度测量方式
• 1.3.1 接触式测温
• 1.3.2 非接触式测温
• 1.4 单片机概况
• 1.5 本课题的选题意义和主要内容
• 第二章 平衡式温度计的总体设计
• 2.1 智能仪表的设计与开发过程
• 2.2 平衡式温度计的总体结构与工作原理
• 2.3 平衡式温度计的主要功能
• 2.4 平衡式温度计的技术指标
• 第三章 平衡式温度计的硬件设计
• 3.1 平衡式温度计硬件设计概述
• 3.2 传感器的选择
• 3.3 信号前置处理
• 3.3.1 放大电路
• 3.3.2 滤波电路
• 3.4 数据处理模块
• 3.4.1 单片机 MSP430的选择
• 3.4.1.1 单片机的选择原则
• 3.4.1.2 16位单片机 MSP430F135
• 3.4.2 高精度 A/D转换器
• 3.4.3 D/A转换芯片
• 3.5 温度补偿模块
• 3.5.1 热电偶测温原理
• 3.5.2 传统的热电偶冷端补偿方法
• 3.5.3 利用数字式温度传感器 DS18B20进行温度补偿
• 3.6 其他重要电路的设计
• 3.6.1 电源电路
• 3.6.2 时钟电路
• 3.6.3 复位电路
• 3.7 印刷电路板（PCB）的设计
• 3.7.1 电子元器件的布局
• 3.7.2 印刷电路板的布线
• 第四章 平衡式温度计的软件设计
• 4.1 单片机系统软件设计概述
• 4.2 MSP430的开发工具与开发语言
• 4.2.1 MSP430仿真器
• 4.2.2 MSP430调试集成环境
• 4.2.3 MSP430开发语言
• 4.3 软件程序设计
• 4.3.1 程序流程图
• 4.3.2 A/D转换程序设计
• 4.3.3 温度补偿程序设计
• 4.3.4 D/A转换程序设计
• 4.3.5 显示程序设计
• 4.3.6 数据处理程序设计
• 第五章 平衡式温度计的抗干扰设计
• 5.1 干扰的来源及其传输途径
• 5.2 硬件抗干扰设计
• 5.2.1 电源抗干扰设计
• 5.2.2 过程通道抗干扰设计
• 5.2.3 印刷电路板抗干扰设计
• 5.3 软件抗干扰设计
• 5.3.1 看门狗技术
• 5.3.2 冗余技术
• 5.3.3 数字滤波
• 第六章 平衡式温度计的调试
• 6.1 调试工具
• 6.2 调试方法
• 6.2.1 硬件调试
• 6.2.2 软件调试
• 6.2.3 系统联调
• 6.3 数据处理与分析
• 6.3.1 系数拟合
• 6.3.2 结果分析
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 仪器研制过程中出现的问题和解决方法
• 7.3 展望
• 参考文献
• 附录一 AD转换子程序
• 附录二 DS18B20冷端补偿测温子程序
• 附录三 DA转换子程序