基于MSP430和VB的温度监测系统设计

温宗周，刘 伟

（西安工程大学 电子信息学院，陕西 西安 710048）

进入21世纪，人们对科学生产、自动化服务有了更深的认识，温度监测更是在很多领域备受关注。传统的实地数据测量局限于测量方法单一测量数据不连续,并且时效性差，随着计算机技术、嵌入式技术、通信技术的发展，在线实时监控系统已经越来越多的运用于我们的日常生活中，对提升生产生活水平具有重要意义[1]。

近年来随着工业和农业现代化发展，智能化生产已经是一种生产趋势，高速发展的嵌入式技术是其中主要的推动力。针对目前集群现场温度采集，提出使用单片机自动采集和上报温度数据，省去人工采集环节，而且保证了数据实时性和完整性。而MSP430单片机由于具有超低功耗，低成本，处理能力强，运算速度快等特点，成为了工业数据采集的一个很好的选择。

1 系统总体设计

温度监测系统由1台计算机，1片MSP430F149单片机作为主控芯片，若干DS18B20采集温度组成，系统总体设计结构图如图1所示。

图1 系统总体设计框图Fig.1 Structure diagram of the power control unit test system

各监测点的DS18B20由单片机逐个发送相应指令负责采集现场温度数据，然后通过RS232串口通讯发送给上位机，上位机负责接收和显示采集到的温度信息，并将采集到的温度按时间先后绘成对应的折线图，此外，可以通过上位机随时发送召测指令获取当前温度数据。

2 监测系统硬件设计

2.1 温度传感器

温度传感器与单片机连接硬件结构如图2所示[2]。

图2 DS18B20与单片机连接方式Fig.2 DS18B20 and MCU-driven connection

温度传感器模块采用DS18B20，工作电压范围是3.0～5.5 V,在寄生电源方式下可由数据线供电，它的测量温度范围为－55～+125℃，支持"一线总线"接口，每个 DS18B20的光刻ROM中出厂前就被光刻64位序列号，可以看作是它的地址序列码。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

2.2 主控芯片选择

主控芯片采用美国德州仪器公司的16位单片机MSP430F149，其工作电压为 1.8V～3.6V;CPU运行正交的精简指令集;MSP430F149具有5种低功耗模式;它还具有丰富的片上外围模块,其16位定时器 Timer A具有4种工作模式,可同时进行多个捕获/比较功能;2个串行通信接口USART0与USART1;FLASH存储器多达60 KB,擦写次数可达 10万次[3]。

2.3 电源模块设计

电源模块设计，主要采用输出电压固定的低压差三端稳压器 LM2940将输入 8～12 V电压稳压至 5 V输出，由MSP430F149芯片的工作电压决定需要再进行一次稳压，这里选用AMS1117的固定输出3.3 V版，再将5 V电压稳压至3.3 V给主控芯片供电。具体稳压电路如图3、图4所示。

图3 LM2940稳压电路Fig.3 LM2940 voltage stabilizing circuit

图4 AMS1117－3.3V稳压电路Fig.4 AMS1117－3.3V voltage stabilizing circuit

2.4 通讯接口设计

RS232接口采用美国EIA(电子工业联合会)与BELL等公司一起开发并于1969年公布的通信协议。该总线广泛使用在微机数据终端设备DTE和数据通信设备DCE之间。微机配备RS232接口不仅可以与多种仪器和外设连接，而且通过它还可以在两台微机之间进行近程和远程的通信。RS232采用的是负逻辑，所要求的电平不是TTL电平，但系统的其它数字硬件都采用TTL电平，因此，两者通信时，必须有相应的电平转换电路。本系统采用MAX232接口芯片，它可以满足TTL向RS232和RS232向TTL电平转换的功能[4]。

3 监测系统软件设计

3.1 DS18B20软件设计

本设计是多个DS18B20并联监测各点温度，所以每次采集温度之前需发送读取ROM指令读取对应DS18B20的序列号，确定采集点，然后发送温度转换指令，等待温度转换完毕后，读取所测定的温度。具体程序流程如图5所示。

图5 DS18B20工作软件流程Fig.5 DS18B20’s software work flow

3.2 下位机软件设计

温度检测系统需要定时将采集到的温度数据上报给上位机，本系统采用MSP430F149的16位定时器 Timer B的增计数模式，当计数到跟TBCCR0一样的时候，就返回0，重新计数，同时产生一个中断标志，触发对应的计数中断程序，将温度数据发送给上位机；同时为了能随时召测到实时温度，若上位机向单片机发送指令，则触发串口中断，进入中断服务程序，读取对应检测点温度并发送给上位机，或者将对应数值赋值给定时变量，若没有检测到串口中断则进入低功耗模式[5]。具体程序流程如图6、图7所示。

图6 检测终端软件流程Fig.6 Monitoring terminal software process

3.3 上位机软件设计

本系统上位机软件是使用Microsoft公司的Visual Basic6.0编写，主要使用MSComm控件实现PC机和下位机进行通信，将下位机测得的温度上传到PC机中，同时也通过上位机向下位机发送召测指令（本系统设计指令为255。），获取实时温度；然后使用MSChart控件将上报的温度数据依时间先后绘成折线图，最后，用到timer控件，记录温度上报时间[6－7]。

图7 串口中断程序流程Fig.7 Serial port interrupt program

4 系统测试

首先打开上位机软件，点击“打开串口”按钮打开通讯端口，接着给下位机上电，然后设置召测时间间隔，本系统测试[8]时间设置为30分钟，伴随实时发送召测指令获取当前温度量，测试结果如图8所示，对应温度计测量结果如表1所示。

图8 系统测试界面Fig.8 Interface chart of the test system

表1 上报温度和实测温度对照表Tab.1 Reports temperature and actual temperature control table

5 结论

结合温度监测点集群分布的现场测试，利用MSP430F149主控采集各点温度量，利用RS232通讯将数据传送给上位机，最后通过上位机观察监测数据和实际温度计测量结果基本一致，实现了对集群现场温度量的自动召测，结果达到了预期要求。

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