TOP10 MSP430單片機(jī)熱敏電阻溫度測(cè)量系統(tǒng)電路

　　通信模塊

　　測(cè)試儀通過RS485工業(yè)總線與PC 機(jī)進(jìn)行通信，其硬件接口電路如圖5所示。

　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該環(huán)境參數(shù)測(cè)試儀溫度測(cè)量顯示精度可以達(dá)到0.1℃，濕度精確到0.1%，照度可以精確到11x。由于主要器件均為I2C 數(shù)字接口，故本測(cè)試儀還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維護(hù)、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有很高的實(shí)用價(jià)值；另外，獨(dú)特的雙電源供電方式更擴(kuò)展了它的適用范圍。

　　MSP430單片機(jī)熱敏電阻溫度測(cè)量系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　測(cè)量溫度一般采用熱敏電阻做傳感器，測(cè)量的方法有R—V 轉(zhuǎn)換電壓測(cè)量法和R—F 轉(zhuǎn)換頻率測(cè)量法。這兩種方法的電路復(fù)雜且成本高，電路中很多元器件直接影響測(cè)量精度。本文論述一種類R—F 轉(zhuǎn)換頻率的測(cè)量法，用NE555定時(shí)器和熱敏電阻等器件構(gòu)成振蕩器，由MSP430單片機(jī)的捕獲功能來捕獲多諧振蕩器輸出信號(hào)的高低電平并計(jì)數(shù)，熱敏電阻 Rt 與捕獲高低電平時(shí)的計(jì)數(shù)值的差值成正比關(guān)系。

　　MSP430單片機(jī)計(jì)數(shù)法測(cè)溫原理

　　以NE555定時(shí)器為核心組成典型的多諧振蕩器，把被測(cè)熱敏電阻Rt 作為定時(shí)元件之一接入電路中，NE555定時(shí)器輸出引腳接MSP430單片機(jī)的P1．2腳（Timer_A：捕獲、CCIlA輸入引腳）。系統(tǒng)電路如圖3所示。

　　由上述測(cè)量原理可知，誤差主要來源為：R1、R2精度，單片機(jī)的定時(shí)器和電容器的精度以及穩(wěn)定度。這里選用高精度（士O．001％）、溫度系數(shù)小于土 O．3×10-6／℃的精密金屬箔電阻器。因此當(dāng)選用高精度、高穩(wěn)定度的電容器，且單片機(jī)的工作頻率足夠高，就可以得到較好的測(cè)溫精度。

　　由測(cè)量原理知：被測(cè)電阻的阻值越大，測(cè)量誤差越小。筆者已應(yīng)用該方法設(shè)計(jì)出一款溫度計(jì)，測(cè)量范圍為一10～80℃，分辨率達(dá)到O．01℃，誤差在O．3℃ 以內(nèi)。該設(shè)計(jì)充分利用了MSP430單片機(jī)的捕獲功能和低功耗功能，使得電路功耗低、電路簡(jiǎn)潔、價(jià)格低廉、精度高。

　　AT89S52單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　超聲波是一種頻率在20KHz 以上的機(jī)械波，在空氣中的傳播速度約為340 m／s（20°C時(shí)）。超聲波可由超聲波傳感器產(chǎn)生，常用的超聲波傳感器兩大類：一類是采用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波，目前較為常用的是壓電式超聲波傳感器。由于超聲波具有易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制，對(duì)色彩、光照度不敏感，反射率高等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于無損探傷，距離測(cè)量、距離開關(guān)、汽車倒車防撞、智能機(jī)器人等領(lǐng)域。

　　本設(shè)計(jì)的整體框圖如圖所示，主要由超聲波發(fā)射，超聲波接收與信號(hào)轉(zhuǎn)換，按鍵顯示電路與溫度傳感器電路組成。超聲波測(cè)距是通過不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差T，然后求出距離 S=CT／2，式中的C 為超聲波波速。在常溫下，空氣中的聲速約為340m／s。由于超聲波也是一種聲波，其傳播速度C與溫度有關(guān)，在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。因本系統(tǒng)測(cè)距精度要求很高，所以通過對(duì)溫度的檢測(cè)對(duì)超聲波的傳播速度加以校正。超聲波傳播速度確定后，只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。這就是超聲波測(cè)距系統(tǒng)的基本原理。

　　超聲波信號(hào)的發(fā)射與接收電路

　　發(fā)射部分電路如圖3所示，主要由脈沖調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路，隔離電路以及驅(qū)動(dòng)電路組成，用來為超聲波傳感器提供發(fā)送信號(hào)。脈沖調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路中通過單片機(jī)對(duì)555定的復(fù)位（RESET）端的控制，使555定時(shí)器分時(shí)工作從而生產(chǎn)生脈沖頻率為40KHz，周期為30ms 的脈沖調(diào)制信號(hào)，信號(hào)波形如圖2所示，本設(shè)計(jì)中一個(gè)周期內(nèi)發(fā)送10個(gè)脈沖信號(hào)。隔離電路主要是由兩個(gè)與非門組成，對(duì)輸出級(jí)與脈沖產(chǎn)生電路之間進(jìn)行隔離。輸出級(jí)由兩個(gè)通用型集成運(yùn)放TL084CN 組成，由于超聲波傳感器的發(fā)射距離與其兩端所加的電壓成正比，因此要求電路要產(chǎn)生足夠大的驅(qū)動(dòng)電壓，其基本原理就是一個(gè)比較電路，當(dāng)輸入信號(hào)大于2．5V 時(shí)，運(yùn)放A 的輸出電壓VA=+12V，運(yùn)放B 的輸出電壓VB=-12V，當(dāng)輸入信號(hào)2．5V 時(shí)，運(yùn)放A 的輸出電壓VA=“-12V”，運(yùn)放B 的輸出電壓VB=+12V，所以在超聲傳感器兩端得到兩個(gè)極性完全相反的對(duì)稱波形， 即VB=-VA ， 所以加在超聲波傳感器兩端的電壓V=VA-VB=2VA，其兩端的電壓可達(dá)到24V，從而保證超聲波能夠發(fā)送較遠(yuǎn)的距離，提高了測(cè)量量程。