基于msp430单片机的温湿度仪的制作方法

专利名称：基于msp430单片机的温湿度仪的制作方法
技术领域：
本发明属于测量传感领域，具体涉及一种基于MSP430单片机的温湿度仪。
背景技术：
温度湿度与人们的生活及工业生产息息相关，很多场合我们要知道二者的精确 值。如何既准确又方便的测量它们，人们提出了很多方法，如温度测量方法有测体温的水银 温度计，酒精温度计，测室温的煤油温度计，工业现场用的热电偶，更有测量高温的红外非 接触测温技术，基于彩色CCD三基色的测温技术和激光测温技术。上述测温技术各有优缺 点，就生活中常用的测温技术来说，水银温度计应用最多，也很方便，但它一般只用于体温 测量，需人工读数，数据不能自动上传。近几年来温度传感器技术的发展很快，基于单片机 技术的电子测温计早已在市场上出现。这种仪器可以将测量数值直接显示出来，可电池供 电，数据可以通过接口与上位机相连，可用于数据采集分析。 再如测量湿度的方法有毛发湿度计、干湿球湿度计、冷镜式露点仪等。上面测量 湿度的仪器大多采用经典的感湿原理，由于体积较大，存在机械部件，与电子控制设备不兼 容，虽然在某些领域还有应用，但已不足以满足现代科技发展，特别是湿度控制的需求。随 着科技的发展，人们已发现某些材料的电特性与空气中湿度变化呈现一定的关系，可以用 这些材料制作湿度传感器。它适用于自动控制领域，主要有电阻式、电容式、光电式三种，其 它不常见的还有声表面波式、微波式、二极管式、红外线式等等。特别是电容式湿度传感器， 它利用一些材料电容值的变化与环境湿度的变化呈近似线性关系来测量湿度。 一些大公司 更将特定电路集成进传感器，使其输出线性电压信号，通过A/D转换为数字信号，然后经过 一定数学变化，可以很方便的将湿度值显示出来。

发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于MSP430F149单片机的温湿度仪，它 适用于常温下的温度测量。 本发明采用的技术方案是采用MSP430F149单片机作为控制芯片，协调仪器各个 部分的工作。传感器信号的接收采用带电桥的放大电路，A/D转换使用MSP430F149内部的 12位A/D。采用蓄电池供电，当与上位机相连时可转为上位机供电，并对蓄电池充电。采用 RS232/RS485两种通信方式，两种通信方式共用一个DB9 口，自动识别具体的通信方式。通 过几个零欧姆电阻的焊接组合来实现模拟信号或数字信号的接收。扩展外部FLASH存储 器，可以存储历史数据，上传给上位机。带电池电压检测功能，显示采用LED数码管，提供人 机交互接口 ，可以用来选择补偿功能。 该温湿度仪包括控制模块、温度模块、湿度模块、RS232通信模块、RS485通信模 块、报警模块、电源模块和电源电压测量模块。 控制模块包括控制芯片U6MSP430F149， JTAG接口 J7，跳线J8，液晶接口 JIO，存储 芯片U7AT45DB161D，蜂鸣器接口 Jll，软键盘接口 J9，时钟晶振X1 ;第一滤波电感FB3，第
8二滤波电感FB4 ;第一滤波电容C35 ，第二滤波电容C36 ，第三滤波电容C37 ，第四滤波电容 C38，第五滤波电容C39，第六滤波电容C40，第七滤波电容C41 ，第八滤波电容C42，第九滤波 电容C43 ;第一限流电阻R61，第二限流电阻R62，第三限流电阻R64，第四限流电阻R65，第 五限流电阻R66，第六限流电阻R67，第七限流电阻R68，第八限流电阻R69，第九限流电阻 R70 ;第一滤波电阻R63， DCO频率微调电阻R71，快速放电二极管D22，发光二极管LED。
跳线J8的2脚接电源VCC，跳线J8的1脚接JTAG接口 J7的2脚，跳线J8的3脚 接JTAG接口 J7的4脚；第二滤波电感FB4的一端接电源VCC，第二滤波电感FB4的另一端 和第三滤波电容C37的一端、第四滤波电容C38的一端以及控制芯片U6的64脚相连，第三 滤波电容C37的另一端、第四滤波电容C38的另一端、控制芯片U6的60脚和62脚与模拟 地连接；控制芯片U6的61脚接第二湿度模块中第十六限流电阻R53的一端和第六0 Q电 阻R50的一端，控制芯片U6的59脚接第一湿度模块中第十四限流电阻R45的一端，控制芯 片U6的50脚接第一温度模块中运放U5A的7脚，控制芯片U6的49脚接第二温度模块中运 放U5B的10脚；控制芯片U6的48脚接第一限流电阻R61的一端，第一限流电阻R61的另 一端接发光二极管LED的阳极，发光二极管LED的阴极接地；控制芯片U6的47脚接RS485 通信模块中U2的2脚，控制芯片U6的46脚接RS485通信模块中U2的3脚；控制芯片U6 的43脚接第八限流电阻R69的一端，第八限流电阻R69的另一端接液晶接口 J10的4脚， 控制芯片U6的42脚接液晶接口 J10的3脚，控制芯片U6的41脚接液晶接口 J10的1脚， 液晶接口 J10的2脚接地；控制芯片U6的40脚接报警模块中三极管Q3的基极，控制芯片 U6的39脚接存储芯片U7的8脚，控制芯片U6的38脚接存储芯片U7的1脚，控制芯片U6 的37脚接存储芯片U7的4脚，控制芯片U6的36脚接第二限流电阻R62的一端，第二限流 电阻R62的另一端接存储芯片U7的2脚，存储芯片U7的3脚、5脚、6脚、第五滤波电容C39 的一端和第六滤波电容C40的一端接电源VCC，第五滤波电容C39的另一端和第六滤波电容 C40的另一端接地；控制芯片U6的33脚接RS232通信模块中三极管Ql的集电极和RS485 通信模块中芯片U2的1脚，控制芯片U6的32脚接RS232通信模块中第十九限流电阻R12 的一端和RS485通信模块中芯片U2的4脚；控制芯片U6的25脚接DC0频率微调电阻R71 的一端，DC0频率微调电阻R71的另一端接电源VCC ;控制芯片U6的23脚接第七限流电阻 R68的一端和软键盘接口 J9的6脚，第七限流电阻R68的另一端接电源VCC，控制芯片U6 的22脚接第六限流电阻R67的一端和软键盘接口 J9的5脚，第六限流电阻R67的另一端 接电源VCC，控制芯片U6的21脚接第五限流电阻R66的一端和软键盘接口 J9的4脚，第五 限流电阻R66的另一端接电源VCC，控制芯片U6的20脚接第四限流电阻R65的一端和软键 盘接口 J9的3脚，第四限流电阻R65的另一端接电源VCC，控制芯片U6的18脚接第三限流 电阻R64的一端和软键盘接口 J9的2脚，第三限流电阻R64的另一端接电源VCC，软键盘接 口 J9的1脚接地浪制芯片U6的19脚接电源+3. 4V，控制芯片U6的17脚接第九限流电阻 R70的一端，第九限流电阻R70的另一端接蜂鸣器接口 Jll的1脚，蜂鸣器接口 Jll的2脚 接地；控制芯片U6的16脚接RS485通信模块中三极管Q2的集电极，控制芯片U6的15脚 接第二电源模块中第二十六限流电阻R24的一端，控制芯片U6的14脚接第二温度模块中 第二0Q电阻R33的一端，控制芯片U6的12脚接第二湿度模块中第五0Q电阻R49的一 端；控制芯片U6的11脚、第八滤波电容C42的一端和第九滤波电容C43的一端接模拟地， 第八滤波电容C42的另一端和第九滤波电容C43的另一端接控制芯片U6的7脚，并从控制芯片U6的7脚引出基准电压VREF ;控制芯片U6的6脚接电源电压测量模块中运放U4A的 1脚，控制芯片U6的5脚和2脚接模拟地，控制芯片U6的4脚接第二温度模块中运放U5B 的15脚，控制芯片U6的3脚接第一温度模块中运放U5A的2脚；第一滤波电感FB3的一 端接电源VCC，第一滤波电感FB3的另一端接第一滤波电容C35的一端、第二滤波电容C36 的一端和控制芯片U6的1脚，第一滤波电容C35的另一端和第二滤波电容C36的另一端接 地；控制芯片U6的1脚接第一滤波电阻R63的一端和快速放电二极管D22的阴极，第一滤 波电阻R63的另一端和快速放电二极管D22的阳极接第七滤波电容C41的一端和控制芯片 U6的58脚，第七滤波电容C41的另一端接地。 温度模块包括第一温度模块和第二温度模块。第一温度模块包括电桥第一电阻 R28，电桥第二电阻R29，电桥第三电阻R30，电桥第四电阻R31 ;电桥第一电容C23，电桥第二 电容C24 ;第十滤波电容C29，第i^一滤波电容C30 ;第十限流电阻R42，运放U5A，接口 J3。
第二温度模块包括电桥第五电阻R34，电桥第六电阻R35，电桥第七电阻R36，电桥 第八电阻R52 ;电桥第三电容C31，电桥第四电容C32 ;第一OQ电阻R32，第二0Q电阻R33， 第三OQ电阻R48 ;第i^一限流电阻R47，运放U5B，接口 J4。 电桥第一电阻R28的一端和电桥第二电阻R29的一端接基准电压VREF_B，电桥第 一电阻R28的另一端接接口 J3的1脚、运放U5A的6脚和电桥第一电容C23的一端，电桥 第一电容C23的另一端接地；电桥第二电阻R29的另一端接运放U5A的5脚、电桥第三电 阻R30的一端和电桥第二电容的C24的一端，电桥第三电阻R30的另一端接电桥第四电阻 R31的一端，电桥第四电阻R31的另一端和电桥第二电容的C24的另一端接地；第十限流电 阻R42的一端接接接口 J3的2脚，第十限流电阻R42的另一端接地；第十滤波电容C29的 一端和第十一滤波电容C30的一端接电源VP1，第十滤波电容C29的另一端和第十一滤波电 容C30的另一端接地；运放U5A的2脚接控制模块中控制芯片U6的3脚，运放U5A的7脚 接控制模块中控制芯片U6的50脚，运放U5A的16脚接电源VP1。 电桥第五电阻R34的一端和电桥第六电阻R35的一端接基准电压VREF_B，电桥第 五电阻R34的另一端接接口 J4的1脚、运放U5B的11脚和电桥第三电容C31的一端，电 桥第三电容C31的另一端接地；电桥第六电阻R35的另一端接运放U5B的12脚、电桥第七 电阻R36的一端和电桥第四电容C32的一端，电桥第七电阻R36的另一端接电桥第八电阻 R52的一端，电桥第八电阻R52的另一端和电桥第四电容C32的另一端接地；第十一限流电 阻R47的一端接接口 J4的3脚，第十一限流电阻R47的另一端接地；第一0Q电阻R32的 一端接接口 J4的1脚，第一 0 Q电阻R32的另一端接控制模块中控制芯片U6的4脚，第二 0Q电阻R33的一端接接口 J4的2脚，第二0Q电阻R33的另一端接控制模块中控制芯片 U6的14脚，第三0 Q电阻R48的一端接接口 J4的3脚，另一端接地。运放U5A的15脚接 控制模块中控制芯片U6的4脚，运放U5A的10脚接控制模块中控制芯片U6的49脚。实 际应用中第一0Q电阻R32、第二0Q电阻R33和第三0Q电阻R48三者中只焊接一个，以 接收不同信号。 湿度模块包括第一湿度模块和第二湿度模块。第一湿度模块包括第二滤波电阻 R41，第三滤波电阻R54 ;第十二滤波电容C28，第十三滤波电容C33 ;第十二限流电阻R43， 第十三限流电阻R44，第十四限流电阻R45 ;第一反馈电阻R55，运放U4C，接口 J5。
第二湿度模块包括第四0Q电阻R46，第五0Q电阻R49，第六0Q电阻R50;第
10十五限流电阻R51，第十六限流电阻R53，第十七限流电阻R56 ;第四滤波电阻R57，第十四滤 波电容C34，第二反馈电阻R58，运放U4D，接口 J6。 第二滤波电阻R41的一端接电源VP1，第二滤波电阻R41的另一端接第十二滤波电 容C28的一端、接口 J5的3脚和第二湿度模块中第四0Q电阻R46的一端，第十二滤波电 容C28的另一端接地；接口 J5的1脚接模拟地，接口 J5的2脚接第十二限流电阻R43的一 端，第十二限流电阻R43的另一端接第十三限流电阻R44的一端，第十三限流电阻R44的另 一端接第三滤波电阻R54的一端、第十三滤波电容C33的一端和运放U4C的10脚，第三滤 波电阻R54的另一端和第十三滤波电容C33的另一端接模拟地；运放U4C的8脚接第十四 限流电阻R45的一端，第十四限流电阻R45的另一端接控制模块中控制芯片U6的59脚和 第一反馈电阻R55的一端，第一反馈电阻R55的另一端接运放U4C的9脚。
第四0 Q电阻R46的一端接第一湿度模块中接口 J5的3脚，第四0 Q电阻R46的 另一端接接口 J6的1脚和第五0Q电阻R49的一端，第五0Q电阻R49的另一端接控制模 块中控制芯片U6的12脚浪口 J6的3脚接模拟地，接口 J6的2脚接第十五限流电阻R51 的一端，第十五限流电阻R51的另一端接第十七限流电阻R56的一端，第十七限流电阻R56 的另一端接第四滤波电阻R57的一端、第十四滤波电容C34的一端和运放U4D的12脚，第 四滤波电阻R57的另一端和第十四滤波电容C34的另一端接模拟地；运放U4D的14脚接第 十六限流电阻R53的一端，第十六限流电阻R53的另一端接控制模块中控制芯片U6的61脚 和第二反馈电阻R58的一端，第二反馈电阻R58的另一端接运放U4D的13脚；第六OQ电 阻R50的一端接接口 J6的2脚，第六0 Q电阻R50的另一端接控制模块中控制芯片U6的 61脚。实际应用中第四OQ电阻R46、第五0Q电阻R49和第六0Q电阻R50三者中只焊 接一个，以接收不同信号。 RS232通信模块包括DB9 口 Jl，第一二极管Dl、第二二极管D2、第三二极管D3、第 四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8 ;第十五滤波电 容C1，第十六滤波电容C2，第十七滤波电容C3，第十八滤波电容C4;第一上拉电阻R4，第一 分压电阻R1，第二分压电阻R2，第十八限流电阻R3，第十九限流电阻R12 ;输入电平转换三 极管Ql，输出电平转换运放U1A。 DB9 口 Jl的3脚接第一二极管Dl的阳极，Jl的4脚接第二二极管D2的阳极，Jl 的8脚接第三二极管D3的阳极，Jl的9脚接第四二极管D4的阳极，Jl的7脚接第五二极管 D5的阳极，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阴极、第四二极 管D4的阴极和第五二极管D5的阴极接第十五滤波电容Cl的一端和第十七滤波电容C3的 一端，第二二极管D2的阴极引出RS232正电源VP2，第十五滤波电容C1的另一端和第十七 滤波电容C3的另一端接地；DB9 口 Jl的7脚接第六二极管D6的阳极，DB9 口 Jl的2脚接 第八二极管D8的阳极，第六二极管D6的阴极和第八二极管D8的阴极接第十六滤波电容C2 的一端和第十八滤波电容C4的一端，第六二极管D6的阴极引出RS232负电源VEE，第十六 滤波电容C2的另一端和第十八滤波电容C4的另一端接地；DB9 口 Jl的3脚接第一分压电 阻R1的一端，第一分压电阻R1的另一端接第二分压电阻R2的一端、第七二极管D7的阴极 和输入电平转换三极管Q1的基极，第二分压电阻R2的另一端、第七二极管D7的阳极和输 入电平转换三极管Ql的发射极接地；输入电平转换三极管Ql的集电极接控制模块中控制 芯片U6的33脚和第一上拉电阻R4的一端，第一上拉电阻R4的另一端接电源VCC ; 口Jl的2脚接输出电平转换运放UIA的1脚，输出电平转换运放UIA的4脚接RS232正电源 VP2，输出电平转换运放UIA的8脚接RS232负电源VEE，输出电平转换运放UIA的2脚接第 十九限流电阻R12的一端，第十九限流电阻R12的另一端接控制模块中控制芯片U6的32 脚，输出电平转换运放UIA的3脚接第十八限流电阻R3的一端，第十八限流电阻R3的另一 端接基准电压VREF_B。 RS485通信模块包括第九二极管D9，第十二极管DIO，第十一二极管Dl 1 ;第三分压 电阻R5，第四分压电阻R6，第五分压电阻R7，第六分压电阻R8，第七分压电阻R9，第八分压 电阻R10，第二上拉电阻Rll ;三极管Q2， RS485通信芯片U2。 第三分压电阻R5的一端接RS232通信模块中DB9 口 Jl的第8脚，第三分压电阻 R5的另一端接第九二极管D9的阳极和第五分压电阻R7的一端，第九二极管D9的阴极和 第五分压电阻R7的另一端接地；第四分压电阻R6的一端接RS232通信模块中DB9 口 Jl的 第9脚，第四分压电阻R6的另一端接第十二极管DIO的阳极和第六分压电阻R8的一端，第 十二极管D10的阴极和第六分压电阻R8的另一端接地；第七分压电阻R9的一端接RS232 通信模块中DB9 口 Jl的第7脚，第七分压电阻R9的另一端接第八分压电阻RIO的一端、第 十一二极管D11的阴极和三极管Q2的基极，第八分压电阻R10的另一端、第十一二极管D11 的阳极和三极管Q2的发射极接地；第二上拉电阻Rll的一端接电源VCC，第二上拉电阻Rll 的另一端接三极管Q2的集电极，三极管Q2的集电极接控制模块中控制芯片U6的16脚； RS485通信芯片U2的1脚接控制模块中控制芯片U6的33脚，U2的2脚接控制模块中控制 芯片U6的47脚，U2的3脚接控制模块中控制芯片U6的46脚，U2的4脚接控制模块中控 制芯片U6的32脚，U2的5脚接地，U2的6脚接第九二极管D9的阳极，U2的7脚接第十二 极管D10的阳极，U2的8脚接电源+3. 4。
报警模块包括第十二二极管D12，第十三二极管D13，三极管Q3，三极管Q4，第二十 限流电阻R13，第二i^一限流电阻R14，接口 J2。 三极管Q3的基极接控制模块中控制芯片U6的40脚，三极管Q3的发射极接第二十 限流电阻R13的一端，第二十限流电阻R13的另一端接地；三极管Q3的集电极接三极管 Q4的基极，三极管Q4的发射极接第十二二极管D12的阴极和第十三二极管D13的阴极，第 十二二极管D12的阳极接RS232通信模块中DB9 口 Jl的4脚，第十三二极管D13的阳极接 RS232通信模块中DB9 口 Jl的7脚；三极管Q4的集电极接接口 J2的1脚和第二十一限流 电阻R14的一端，第二十一限流电阻R14的另一端和接口 J2的2脚接地。
电源模块包括第一电源模块和第二电源模块。第一电源模块包括第二十二限流电 阻R15，第二十三限流电阻R16，第二十四限流电阻R17，第二十五限流电阻R22;第九分压电 阻R18，第十分压电阻R19，第i^一分压电阻R20，第十二分压电阻R21 ;第三反馈电阻R27， 第五滤波电阻R23，第六滤波电阻R26 ;第十九滤波电容C5，第二十滤波电容C6，第二i^一滤 波电容C7，第二十二滤波电容C8，第二十三滤波电容C9，第二十四滤波电容CIO，第二十五 滤波电容C11，第二十六滤波电容C21，第一反馈电容C22 ;第十四二极管D14，第十五二极管 D15，第十六二极管D16，第十七二极管D17，第十八二极管D18 ;运放U1B，运放U4B，三极管 Q5，蓄电池BT1。 第六滤波电阻R26的一端接控制模块中控制芯片U6的7脚，第六滤波电阻R26的 另一端接运放U4B的6脚和第二十六滤波电容C21的一端，第二十六滤波电容C21的另一端接地；运放U4B的7脚接第三反馈电阻R27的一端、第一反馈电容C22的一端和第二十二 限流电阻R15的一端，运放U4B的7脚输出基准电压VREF_B，用于温度模块中的电桥基准电 压VREF_B，第三反馈电阻R27的另一端和第一反馈电容C22的另一端接运放U4B的5脚； 第二十二限流电阻R15的另一端接运放U1B的6脚，运放U1B的4脚接地，运放U1B的8脚 接RS232通信模块中RS232正电源VP2、第十九滤波电容C5的一端、第二十滤波电容C6的 一端和三极管Q5的集电极，第十九滤波电容C5的另一端和第二十滤波电容C6的另一端接 地；运放U1B的7脚接第二十三限流电阻R16的一端，第二十三限流电阻R16的另一端接 第二十四限流电阻R17的一端，第二十四限流电阻R17的另一端接三极管Q5的基极；三极 管Q5的发射极接第十一分压电阻R20的一端、第二十一滤波电容C7的一端和第二十二滤 波电容C8的一端，第二十一滤波电容C7的另一端和第二十二滤波电容C8的另一端接地； 第十一分压电阻R20的另一端接第九分压电阻R18的一端，第九分压电阻R18的另一端接 第十分压电阻R19的一端，第十分压电阻R19的另一端接第十二分压电阻R21的一端和运 放U1B的5脚，第十二分压电阻R21的另一端接地；第十四二极管D14的阳极和第十五二极 管D15的阳极接三极管Q5的发射极，第十五二极管D15的阴极接第十六二极管D16的阳极 和第十七二极管D17的阳极，第十六二极管D16的阴极的接第五滤波电阻R23的一端和第 二十五滤波电容Cll的一端，并输出电源+3. 4V，第五滤波电阻R23的另一端和第二十五滤 波电容Cll的另一端接地；第十四二极管D14的阴极接第二十五限流电阻R22的一端，第 二十五限流电阻R22的另一端接电池BT1的正极和第十八二极管D18的阳极，电池BT1的 负极接地，第十八二极管D18的阴极接第二十三滤波电容C9的一端、第二十四滤波电容C10 的一端和第十七二极管D17的阴极，第十八二极管D18的阴极输出电源VCC，第二十三滤波 电容C9的另一端和第二十四滤波电容CIO的另一端接地。 第二电源模块包括第二十六限流电阻R24，第二十七限流电阻R25 ;第三滤波电感 FB1，第四滤波电感FB2 ;第二十七滤波电容C12，第二十八滤波电容C13，第二十九滤波电 容C14，第三十滤波电容C15，第三i^一滤波电容C17，第三十二滤波电容C18，第三十三滤波 电容C19，第三十四滤波电容C20 ;第十九二极管D19，第二十二极管D20，第二i^一二极管 D21，三极管Q6，三极管Q7 ;第二反馈电容C16，电源芯片U3。 第三滤波电感FB1的一端、第二十七滤波电容C12的一端和第二十八滤波电容C13 的一端接电源VCC，第二十七滤波电容C12的另一端和第二十八滤波电容C13的另一端接 地，第三滤波电感FB1的另一端接第二十九滤波电容C14的一端、第三十滤波电容C15的一 端和三极管Q6发射极，第二十九滤波电容C14的另一端和第三十滤波电容C15的另一端接 地；第二十六限流电阻R24的一端接控制模块中控制芯片U6的15脚，第二十六限流电阻 R24的另一端接三极管Q7的基极，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极接第二十七 限流电阻R25的一端，第二十七限流电阻R25的另一端接三极管Q6的基极，三极管Q6的集 电极接电源芯片U3的8脚；电源芯片U3的8脚接第十九二极管D19的阳极，第十九二极管 D19的阴极接第二十二极管D20的阳极和第二反馈电容C16的一端，第二反馈电容C16的 另一端接电源芯片U3的2脚，第二十二极管D20的阴极接第二十一二极管D21的阳极；第 二十一二极管D21的阴极接第三i^一滤波电容C17的一端、第三十二滤波电容C18的一端 和第四滤波电感FB2的一端，第三十一滤波电容C17的另一端和第三十二滤波电容C18的 另一端接模拟地，第四滤波电感FB2的另一端接第三十三滤波电容C19的一端和第三十四滤波电容C20的一端，第三十三滤波电容C19的另一端和第三十四滤波电容C20的另一端 接模拟地；电源芯片U3的3脚和5脚接模拟地。 电源电压测量模块包括第三十五滤波电容C25，第三十六滤波电容C26，第三十七 滤波电容C27 ;第四反馈电阻R39，第五反馈电阻R40 ;第十三分压电阻R37，第十四分压电 阻R38，运放U4A。 第十三分压电阻R37的一端接电源VP1，第十三分压电阻R37的另一端接第十四分 压电阻R38的一端、第三十五滤波电容C25的一端和运放U4A的3脚，第十四分压电阻R38 的另一端和第三十五滤波电容C25的另一端接地；第四反馈电阻R39的一端和第五反馈电 阻R40的一端接运放U4A的2脚，四反馈电阻R39的另一端和第五反馈电阻R40的另一端 接运放U4A的1脚；运放U4A的11脚、第三十六滤波电容C26的一端、第三十七滤波电容 C27的一端接电源VP1，运放U4A的4脚、第三十六滤波电容C26的另一端、第三十七滤波电 容C27的另一端接地。 本发明的主要特点是低功耗，可自动充电，高精度，可以接收模拟和数字两种信 号。低功耗是通过使用TI公司的超低功耗系列单片机MSP460F149来实现的，配合软件设 计，仪器在不工作时可处于休眠状态。本仪器通过DB9 口和上位机相连时，可以自动转为上 位机供电模式，还可以对蓄电池进行充电，延长了电池使用寿命。本发明的高精度是通过控 制器内部的12位A/D模块和电桥电路实现的，电桥电路还可以对信号进行前端滤波处理。 该仪器除了可以接收模拟信号外，还可以接收数字信号，并进行处理(市场上现有的同类 仪器只能接收模拟信号)。另外本发明的通信方式也有创新，使用两种通信方式，RS232和 RS485，并且共用同一接口 ，使该仪器的体积进一步减小，方便携带。最后本发明还实现了电 压测量、报警以及软键盘交互功能，进一步扩展了它的功能。


图1为本发明结构示意框图； 图2为本发明中控制模块的电路原理图； 图3为本发明中第一温度模块的电路原理图； 图4为本发明中第二温度模块的电路原理图； 图5为本发明中第一湿度模块的电路原理图； 图6为本发明中第二湿度模块的电路原理图； 图7为本发明中RS232通信模块的电路原理图； 图8为本发明中RS485通信模块的电路原理图； 图9为本发明中报警模块的电路原理图； 图10为本发明中第一电源模块的电路原理图； 图11为本发明中第二电源模块的电路原理图； 图12为本发明中电源电压测量模块的电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。 如图1所示，基于MSP430单片机的温湿度仪包括控制模块1、第一温度模块2、第
14二温度模块3、第一湿度模块4、第二湿度模块5、RS232通信模块6、RS485通信模块7、报警 模块8、第一电源模块9、第二电源模块10、电源电压测量模块11。本实施例中的电源由第 一电源模块和第二电源模块提供，第一电源模块提供电源电压VCC和+3. 4V， VCC为3. 3V， 电源VCC为控制模块、RS232通信模块、RS485通信模块、第二电源模块提供工作电压，电压 +3. 4V为控制模块和RS485通信模块提供3. 4V电压。第二电源模块提供电源电压VP1， VP1 为5. 1V，它由VCC升压得到，VP1为第一温度模块、第二温度模块、第一湿度模块、第二湿度 模块和电源电压测量模块提供工作电压，VP1又经过电源电压测量模块变换后送到控制模 块进行A/D转换，转换结果用于计算湿度值。报警模块的工作电源是由上位机通过DB9 口 Jl的4脚或7脚提供的，控制模块中A/D提供的基准电压VREF(2. 5V)经电源模块中的电压 跟随器变换为VREF_B。 VREF_B也为2. 5V，它为第一温度模块和第二温度模块中的电桥提 供基准电压。当该仪器与上位机相连时，不论采用RS232通信方式与RS485通信方式中的 哪一种，都通过DB9 口 Jl为第一电源模块中的蓄电池BT1充电(如图1中的充电电压VP2 所示)。本实施例的主要目的是采集温度和湿度数据，传感器送来的温度或湿度信号经第一 温度模块、第二温度模块、第一湿度模块和第二湿度模块接收变换后送往控制模块进行A/D 转换和一定数学变换后，由控制模块送往显示液晶来显示，显示液晶包含在控制模块里。第 二温度模块和第二湿度模块还可以用来接收数字信号，具体实施见下面温度模块和湿度模 块的说明。 如图2所示，控制模块包括控制芯片U6MSP430F149， JTAG接口 J7，跳线J8，液晶接 口 J10，存储芯片U7AT45DB161D，蜂鸣器接口 Jll，软键盘接口 J9，时钟晶振X1 ;第一滤波电 感FB3，第二滤波电感FB4 ;第一滤波电容C35，第二滤波电容C36，第三滤波电容C37，第四 滤波电容C38，第五滤波电容C39，第六滤波电容C40，第七滤波电容C41 ，第八滤波电容C42， 第九滤波电容C43;第一限流电阻R61，第二限流电阻R62，第三限流电阻R64，第四限流电阻 R65，第五限流电阻R66，第六限流电阻R67，第七限流电阻R68，第八限流电阻R69，第九限流 电阻R70 ;第一滤波电阻R63， DC0频率微调电阻R71，快速放电二极管D22，发光二极管LED。
跳线J8的2脚接电源VCC，跳线J8的1脚接JTAG接口 J7的2脚，跳线J8的3脚 接JTAG接口 J7的4脚；第二滤波电感FB4的一端接电源VCC，第二滤波电感FB4的另一端 和第三滤波电容C37的一端、第四滤波电容C38的一端以及控制芯片U6的64脚相连，第三 滤波电容C37的另一端、第四滤波电容C38的另一端、控制芯片U6的60脚和62脚与模拟 地连接；控制芯片U6的61脚接第二湿度模块中第十六限流电阻R53的一端和第六0 Q电 阻R50的一端，控制芯片U6的59脚接第一湿度模块中第十四限流电阻R45的一端，控制芯 片U6的50脚接第一温度模块中运放U5A的7脚，控制芯片U6的49脚接第二温度模块中运 放U5B的10脚；控制芯片U6的48脚接第一限流电阻R61的一端，第一限流电阻R61的另 一端接发光二极管LED的阳极，发光二极管LED的阴极接地；控制芯片U6的47脚接RS485 通信模块中U2的2脚，控制芯片U6的46脚接RS485通信模块中U2的3脚；控制芯片U6 的43脚接第八限流电阻R69的一端，第八限流电阻R69的另一端接液晶接口 J10的4脚， 控制芯片U6的42脚接液晶接口 J10的3展卩，控制芯片U6的41脚接液晶接口 J10的1脚， 液晶接口 J10的2脚接地；控制芯片U6的40脚接报警模块中三极管Q3的基极，控制芯片 U6的39脚接存储芯片U7的8脚，控制芯片U6的38脚接存储芯片U7的1脚，控制芯片U6 的37脚接存储芯片U7的4脚，控制芯片U6的36脚接第二限流电阻R62的一端，第二限流电阻R62的另一端接存储芯片U7的2脚，存储芯片U7的3脚、5脚、6脚、第五滤波电容C39 的一端和第六滤波电容C40的一端接电源VCC，第五滤波电容C39的另一端和第六滤波电容 C40的另一端接地；控制芯片U6的33脚接RS232通信模块中三极管Ql的集电极和RS485 通信模块中芯片U2的1脚，控制芯片U6的32脚接RS232通信模块中第十九限流电阻R12 的一端和RS485通信模块中芯片U2的4脚；控制芯片U6的25脚接DCO频率微调电阻R71 的一端，DCO频率微调电阻R71的另一端接电源VCC ;控制芯片U6的23脚接第七限流电阻 R68的一端和软键盘接口 J9的6脚，第七限流电阻R68的另一端接电源VCC，控制芯片U6 的22脚接第六限流电阻R67的一端和软键盘接口 J9的5脚，第六限流电阻R67的另一端 接电源VCC，控制芯片U6的21脚接第五限流电阻R66的一端和软键盘接口 J9的4脚，第五 限流电阻R66的另一端接电源VCC，控制芯片U6的20脚接第四限流电阻R65的一端和软键 盘接口 J9的3脚，第四限流电阻R65的另一端接电源VCC，控制芯片U6的18脚接第三限流 电阻R64的一端和软键盘接口 J9的2脚，第三限流电阻R64的另一端接电源VCC，软键盘接 口 J9的1脚接地浪制芯片U6的19脚接电源+3. 4V，控制芯片U6的17脚接第九限流电阻 R70的一端，第九限流电阻R70的另一端接蜂鸣器接口 Jll的1脚，蜂鸣器接口 Jll的2脚 接地；控制芯片U6的16脚接RS485通信模块中三极管Q2的集电极，控制芯片U6的15脚 接第二电源模块中第二十六限流电阻R24的一端，控制芯片U6的14脚接第二温度模块中 第二 0 Q电阻R33的一端，控制芯片U6的12脚接第二湿度模块中第五0 Q电阻R49的一 端；控制芯片U6的11脚、第八滤波电容C42的一端和第九滤波电容C43的一端接模拟地， 第八滤波电容C42的另一端和第九滤波电容C43的另一端接控制芯片U6的7脚，并从控制 芯片U6的7脚引出基准电压VREF ;控制芯片U6的6脚接电源电压测量模块中运放U4A的 1脚，控制芯片U6的5脚和2脚接模拟地，控制芯片U6的4脚接第二温度模块中运放U5B 的15脚，控制芯片U6的3脚接第一温度模块中运放U5A的2脚；第一滤波电感FB3的一 端接电源VCC，第一滤波电感FB3的另一端接第一滤波电容C35的一端、第二滤波电容C36 的一端和控制芯片U6的1脚，第一滤波电容C35的另一端和第二滤波电容C36的另一端接 地；控制芯片U6的1脚接第一滤波电阻R63的一端和快速放电二极管D22的阴极，第一滤 波电阻R63的另一端和快速放电二极管D22的阳极接第七滤波电容C41的一端和控制芯片 U6的58脚，第七滤波电容C41的另一端接地。 图2中JTAG接口 J7用于程序烧写和在线调试程序。电感FB3和FB4及与其相 连的电容起电源滤波作用，使系统工作稳定，其中电容C35和电容C38为0. 1 ii F，电容C36 和C37为10ii F。 二极管D22， R63和C41构成慢速充电快速放电电路，电压正向时，D22截 止，C41通过R63充电至电源电压，由于R63阻值较大，为200K，所以时间常数t ( = RC)也 很大，充电慢。当电源电压反向时，D22导通，R63近似短路，D22导通电阻很小，时间常数 也很小，将电容C41的电压迅速放掉，保护控制芯片U6MSP430F149不受损坏。传感器信号 放大后从控制芯片U6的弓l展卩59(ARH_1)、61(ARH_2)、3(ATIN_1)、4(ATIN_2)、12(ARH_2_1) 及14(ATIN_2_1)送入片上A/D，信号PT_SHUTD0WN_1和PT_SHUTD0WN_2用于在不测量温 度时关闭温度模块的运放U5A和U5B，使系统功耗降低。信号TxD_EN和RxD_EN用于控制 RS485通信芯片U2的工作，分别是发送允许和接收允许。接口 J10是LCD显示液晶接口 ，由 控制芯片U6提供时钟信号LED_CLK和数据信号LED_DI。 U7是外接的串行FLASH存储芯片 AT45DB161D，用SPI通信方式和控制芯片U6通信，SCK是时钟信号，SO和SI分别是数据输出
16(对于FLASH芯片)和数据输入，CS是片选信号，用于控制芯片U6和FLASH存储芯片U7通 信时选中它。U7可用于存储历史数据，上传给上位机。外接电阻R71用于稳定控制芯片内 部DC0的振荡频率，R71选用精度为1%的100KQ高精度电阻。Jll处外接报警器，J9处外 接软键盘，用于调试系统和温度补偿，具体功能由软件设计决定。时钟晶振X1为32768Hz， MSP430系列单片机的外接晶振不用接电容来稳定振荡频率。信号VREF是控制芯片U6中 A/D输出的参考电压，经过第一 电源模块中的电压跟随器输出为信号VREF_B后可用于电压 基准。LED用于显示系统的工作状态，蜂鸣器接口 Jll处外接蜂鸣器。 如图3所示，第一温度模块包括电桥第一电阻R28，电桥第二电阻R29，电桥第三 电阻R30，电桥第四电阻R31 ;电桥第一电容C23，电桥第二电容C24 ;第十滤波电容C29，第 i^一滤波电容C30 ;第十限流电阻R42，运放U5AISL28270IAZ，接口 J3。
电桥第一电阻R28的一端和电桥第二电阻R29的一端接基准电压VREF_B，电桥第 一电阻R28的另一端接接口 J3的1脚、运放U5A的6脚和电桥第一电容C23的一端，电桥 第一电容C23的另一端接地；电桥第二电阻R29的另一端接运放U5A的5脚、电桥第三电 阻R30的一端和电桥第二电容的C24的一端，电桥第三电阻R30的另一端接电桥第四电阻 R31的一端，电桥第四电阻R31的另一端和电桥第二电容的C24的另一端接地；第十限流电 阻R42的一端接接接口 J3的2脚，第十限流电阻R42的另一端接地；第十滤波电容C29的 一端和第十一滤波电容C30的一端接电源VP1，第十滤波电容C29的另一端和第十一滤波电 容C30的另一端接地；运放U5A的2脚接控制模块中控制芯片U6的3脚，运放U5A的7脚 接控制模块中控制芯片U6的50脚，运放U5A的16脚接电源VP1。 如图4所示，第二温度模块包括电桥第五电阻R34，电桥第六电阻R35，电桥第七电 阻R36，电桥第八电阻R52 ;电桥第三电容C31，电桥第四电容C32 ;第一OQ电阻R32，第二 0Q电阻R33，第三0Q电阻R48;第^^一限流电阻R47，运放U5B ISL28270IAZ，接口 J4。
电桥第五电阻R34的一端和电桥第六电阻R35的一端接基准电压VREF_B，电桥第 五电阻R34的另一端接接口 J4的1脚、运放U5B的11脚和电桥第三电容C31的一端，电 桥第三电容C31的另一端接地；电桥第六电阻R35的另一端接运放U5B的12脚、电桥第七 电阻R36的一端和电桥第四电容C32的一端，电桥第七电阻R36的另一端接电桥第八电阻 R52的一端，电桥第八电阻R52的另一端和电桥第四电容C32的另一端接地；第十一限流电 阻R47的一端接接口 J4的3脚，第十一限流电阻R47的另一端接地；第一 0Q电阻R32的 一端接接口 J4的1脚，第一 0 Q电阻R32的另一端接控制模块中控制芯片U6的4脚，第二 0Q电阻R33的一端接接口 J4的2脚，第二0Q电阻R33的另一端接控制模块中控制芯片 U6的14脚，第三0 Q电阻R48的一端接接口 J4的3脚，另一端接地。运放U5A的15脚接 控制模块中控制芯片U6的4脚，运放U5A的10脚接控制模块中控制芯片U6的49脚。实 际应用中第一0Q电阻R32、第二0Q电阻R33和第三0Q电阻R48三者中只焊接一个，以 接收不同信号。 图3和图4中的运放U5A和U5B采用的是双通道微功耗仪表放大器ISL28270IAZ， 它的电压放大倍数是6= (l+RF/RG)。接口 J3处可以直接将传感器铂电阻焊上，也可以外 接传感器，接口 J4用于外接传感器。运放ISL28270IAZ两个通道U5A和U5B前端均采用电 桥放大电路，能精确的接收信号，且有滤波作用，两个电桥臂上的四个电容值都是0. 1 ii F。 信号PT_SHUTD0WN_1和PT_SHUTD0WN_2用于关闭放大器的两个通道，以降低功耗。图4中有几个0Q电阻，它们根据需要决定是否焊上。当R32，R33和R48都不焊时，可以接收模拟 传感器电压信号，当焊上R32或R33时，可以接收数字信号，若只焊上R48，则可以在接收模 拟传感器信号时改变电桥的输入阻抗。 如图5所示，第一湿度模块包括第二滤波电阻R41 ，第三滤波电阻R54，第十二滤波 电容C28，第十三滤波电容C33，第十二限流电阻R43，第十三限流电阻R44，第十四限流电阻 R45，第一反馈电阻R55，运放U4C TLV2324ID，接口 J5。 第二滤波电阻R41的一端接电源VP1，第二滤波电阻R41的另一端接第十二滤波电 容C28的一端、接口 J5的3脚和第二湿度模块中第四0Q电阻R46的一端，第十二滤波电 容C28的另一端接地；接口 J5的1脚接模拟地，接口 J5的2脚接第十二限流电阻R43的一 端，第十二限流电阻R43的另一端接第十三限流电阻R44的一端，第十三限流电阻R44的另 一端接第三滤波电阻R54的一端、第十三滤波电容C33的一端和运放U4C的10脚，第三滤 波电阻R54的另一端和第十三滤波电容C33的另一端接模拟地；运放U4C的8脚接第十四 限流电阻R45的一端，第十四限流电阻R45的另一端接控制模块中控制芯片U6的59脚和 第一反馈电阻R55的一端，第一反馈电阻R55的另一端接运放U4C的9脚。
如图6所示，第二湿度模块包括第四0Q电阻R46，第五0Q电阻R49，第六0Q 电阻R50 ;第十五限流电阻R51，第十六限流电阻R53，第十七限流电阻R56，第四滤波电阻 R57，第二反馈电阻R58 ;第十四滤波电容C34，运放U4DTLV2324ID，接口 J6。
第四0 Q电阻R46的一端接第一湿度模块中接口 J5的3脚，第四0 Q电阻R46的 另一端接接口 J6的1脚和第五0Q电阻R49的一端，第五0Q电阻R49的另一端接控制模 块中控制芯片U6的12脚浪口 J6的3脚接模拟地，接口 J6的2脚接第十五限流电阻R51 的一端，第十五限流电阻R51的另一端接第十七限流电阻R56的一端，第十七限流电阻R56 的另一端接第四滤波电阻R57的一端、第十四滤波电容C34的一端和运放U4D的12脚，第 四滤波电阻R57的另一端和第十四滤波电容C34的另一端接模拟地；运放U4D的14脚接第 十六限流电阻R53的一端，第十六限流电阻R53的另一端接控制模块中控制芯片U6的61脚 和第二反馈电阻R58的一端，第二反馈电阻R58的另一端接运放U4D的13脚；第六0Q电 阻R50的一端接接口 J6的2脚，第六0 Q电阻R50的另一端接控制模块中控制芯片U6的 61脚。实际应用中第四0Q电阻R46、第五0Q电阻R49和第六0Q电阻R50三者中只焊 接一个，以接收不同信号。 图5和图6中的运放选择低电压低功耗的四运放TLV2324ID，该四运放包括电源 电压测量模块中的运放U4A、第一电源模块中的U4B、第一湿度模块中的运放U4C，第二湿度 模块中的运放U4D。湿度模块同样有两路接收放大电路，图5中J5的3脚和图6中J6的1 脚为湿度传感器提供电源电压VP1。图6中的电路和图5中的类似，不同的是多了几个0Q 电阻，通过它们的焊接组合，可以接收不同信号。如果只焊上R46，则为传感器供电，接收模 拟电压信号，若焊上R49或R50，则可以接收数字信号。该模块的电源选择5. IV的VP1，它 由第二电源模块提供。图中滤波电容C28为10iiF，C33和C34为0. liiF。
如图7所示，RS232通信模块包括DB9 口 J1，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二 极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8 ;第 十五滤波电容Cl ，第十六滤波电容C2，第十七滤波电容C3，第十八滤波电容C4 ;第一上拉电 阻R4，第一分压电阻R1，第二分压电阻R2，第十八限流电阻R3，第十九限流电阻R12 ;输入电平转换三极管Q1匪BT9014LT1G，输出电平转换运放U1A LM2904DR。 DB9 口 Jl的3脚接第一二极管Dl的阳极，Jl的4脚接第二二极管D2的阳极，Jl 的8脚接第三二极管D3的阳极，Jl的9脚接第四二极管D4的阳极，Jl的7脚接第五二极管 D5的阳极，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阴极、第四二极 管D4的阴极和第五二极管D5的阴极接第十五滤波电容Cl的一端和第十七滤波电容C3的 一端，第二二极管D2的阴极引出RS232正电源VP2，第十五滤波电容C1的另一端和第十七 滤波电容C3的另一端接地；DB9 口 Jl的7脚接第六二极管D6的阳极，DB9 口 Jl的2脚接 第八二极管D8的阳极，第六二极管D6的阴极和第八二极管D8的阴极接第十六滤波电容C2 的一端和第十八滤波电容C4的一端，第六二极管D6的阴极引出RS232负电源VEE，第十六 滤波电容C2的另一端和第十八滤波电容C4的另一端接地；DB9 口 Jl的3脚接第一分压电 阻R1的一端，第一分压电阻R1的另一端接第二分压电阻R2的一端、第七二极管D7的阴极 和输入电平转换三极管Q1的基极，第二分压电阻R2的另一端、第七二极管D7的阳极和输 入电平转换三极管Q1的发射极接地，输入电平转换三极管Q1的集电极接控制模块中控制 芯片U6的33脚和第一上拉电阻R4的一端，第一上拉电阻R4的另一端接电源VCC ;DB9 口 Jl的2脚接输出电平转换运放U1A的1脚，输出电平转换运放U1A的4脚接RS232正电源 VP2，输出电平转换运放U1A的8脚接RS232负电源VEE，输出电平转换运放U1A的2脚接第 十九限流电阻R12的一端，第十九限流电阻R12的另一端接控制模块中控制芯片U6的32 脚，输出电平转换运放U1A的3脚接第十八限流电阻R3的一端，第十八限流电阻R3的另一 端接基准电压VREF_B。 图7中的电路为系统提供RS232串口通信，其中Q1、R1、R2、R4和D7组成的电路用 来转换输入电平，U1A、R3和R12组成的电路用来转换输出电平，VREF_B是参考电压，二极管 D7是电压箝位二极管，电压反向时将其入地，以免损坏仪器。图中RS232正电源由232_DTR 引入，负电源由232—RTS或232—TXD引入，图中所有二极管当电压为正时导通，电压为负时 截止，可以预防上位机传来的电源为负时损坏元器件。电容C1、C2、C3和C4通过与其相连 的二极管充放电，并为电池储能充电，电容C1和C2为0. liiF，电容C3和C4为10iiF。电 压VP2用作蓄电池电路的充电电压和运放U1A的正电源，VEE用作运放U1A的负电源。运 放U1A和RS485通信模块中的运放U1B选用双运放LM2904DR。 如图8所示，RS485通信模块包括第九二极管D9，第十二极管D10，第i^一二极 管Dll ;第三分压电阻R5，第四分压电阻R6，第五分压电阻R7，第六分压电阻R8，第七分压 电阻R9，第八分压电阻R10，第二上拉电阻R11 ;三极管Q2匪BT9014LT1G， RS485通信芯片 U2ISL83483IBZ。 第三分压电阻R5的一端接RS232通信模块中DB9 口 Jl的第8脚，第三分压电阻 R5的另一端接第九二极管D9的阳极和第五分压电阻R7的一端，第九二极管D9的阴极和 第五分压电阻R7的另一端接地；第四分压电阻R6的一端接RS232通信模块中DB9 口 Jl的 第9脚，第四分压电阻R6的另一端接第十二极管D10的阳极和第六分压电阻R8的一端，第 十二极管DIO的阴极和第六分压电阻R8的另一端接地；第七分压电阻R9的一端接RS232 通信模块中DB9 口 Jl的第7脚，第七分压电阻R9的另一端接第八分压电阻RIO的一端、第 十一二极管D11的阴极和三极管Q2的基极，第八分压电阻R10的另一端、第十一二极管D11 的阳极和三极管Q2的发射极接地；第二上拉电阻R11的一端接电源VCC，第二上拉电阻R11
19的另一端接三极管Q2的集电极，三极管Q2的集电极接控制模块中控制芯片U6的16脚； RS485通信芯片U2的1脚接控制模块中控制芯片U6的33脚，U2的2脚接控制模块中控制 芯片U6的47脚，U2的3脚接控制模块中控制芯片U6的46脚，U2的4脚接控制模块中控 制芯片U6的32脚，U2的5脚接地，U2的6脚接第九二极管D9的阳极，U2的7脚接第十二 极管D10的阳极，U2的8脚接电源+3. 4。 图8中的RS485通信方式和图7中的RS232通信方式共用一个DB9接口 Jl，两种 通信方式的识别由485—PWR信号完成，RS485电源由DB9接口 Jl的7脚引入。当采用RS485 通信方式时，三极管Q2基极为高电平，Q2导通，信号485—PWR为低电平有效信号，此时由程 序识别采用RS485通信方式。本实施例采用ISL83483为信号转换芯片，当TxD—EN有效时， CPU_TXD信号经过U2ISL83483转换后送往外部。当RxD_EN有效时，A_485和B_485信号经 过U2转换后从U2的1脚送往控制器U6的33脚。D9与R7， D10与R8， Dll与R10分别构 成箝位电路，防止电压反向时对各部分电路元件造成损坏。 如图9所示，报警模块包括第十二二极管D12，第十三二极管D13，三极管 Q3匪BT9014LT1G，三极管Q4匪BT8550LT1G，第二十限流电阻R13，第二^^一限流电阻R14，接 口 J2。 三极管Q3的基极接控制模块中控制芯片U6的40脚，三极管Q3的发射极接第二十 限流电阻R13的一端，第二十限流电阻R13的另一端接地；三极管Q3的集电极接三极管 Q4的基极，三极管Q4的发射极接第十二二极管D12的阴极和第十三二极管D13的阴极，第 十二二极管D12的阳极接RS232通信模块中DB9 口 Jl的4脚，第十三二极管D13的阳极接 RS232通信模块中DB9 口 Jl的7脚；三极管Q4的集电极接接口 J2的1脚和第二十一限流 电阻R14的一端，第二十一限流电阻R14的另一端和接口 J2的2脚接地。
报警模块主要用于当环境温度或湿度高于预设值时发出报警信号。
如图10所示，第一电源模块包括第二十二限流电阻R15，第二十三限流电阻R16， 第二十四限流电阻R17，第二十五限流电阻R22 ;第九分压电阻R18，第十分压电阻R19，第 i^一分压电阻R20，第十二分压电阻R21 ;第三反馈电阻R27，第五滤波电阻R23，第六滤波 电阻R26 ;第十九滤波电容C5，第二十滤波电容C6，第二i^一滤波电容C7，第二十二滤波电 容C8，第二十三滤波电容C9，第二十四滤波电容C10，第二十五滤波电容C11，第二十六滤波 电容C21，第一反馈电容C22 ;第十四二极管D14，第十五二极管D15，第十六二极管D16，第 十七二极管D17，第十八二极管D18 ;运放U1B LM2904DR，运放U4B TLV2324ID，三极管Q5， 蓄电池BT1。 第六滤波电阻R26的一端接控制模块中控制芯片U6的7脚，第六滤波电阻R26的 另一端接运放U4B的6脚和第二十六滤波电容C21的一端，第二十六滤波电容C21的另一 端接地；运放U4B的7脚接第三反馈电阻R27的一端、第一反馈电容C22的一端和第二十二 限流电阻R15的一端，运放U4B的7脚输出基准电压VREF_B，用于温度模块中的电桥基准电 压，第三反馈电阻R27的另一端和第一反馈电容C22的另一端接运放U4B的5脚；第二十二 限流电阻R15的另一端接运放U1B的6脚，运放U1B的4脚接地，运放U1B的8脚接RS232 通信模块中RS232正电源VP2、第十九滤波电容C5的一端、第二十滤波电容C6的一端和三 极管Q5的集电极，第十九滤波电容C5的另一端和第二十滤波电容C6的另一端接地；运放 U1B的7脚接第二十三限流电阻R16的一端，第二十三限流电阻R16的另一端接第二十四限流电阻R17的一端，第二十四限流电阻R17的另一端接三极管Q5的基极；三极管Q5的发射 极接第十一分压电阻R20的一端、第二十一滤波电容C7的一端和第二十二滤波电容C8的 一端，第二十一滤波电容C7的另一端和第二十二滤波电容C8的另一端接地；第十一分压电 阻R20的另一端接第九分压电阻R18的一端，第九分压电阻R18的另一端接第十分压电阻 R19的一端，第十分压电阻R19的另一端接第十二分压电阻R21的一端和运放U1B的5脚，第 十二分压电阻R21的另一端接地；第十四二极管D14的阳极和第十五二极管D15的阳极接 三极管Q5的发射极，第十五二极管D15的阴极接第十六二极管D16的阳极和第十七二极管 D17的阳极，第十六二极管D16的阴极的接第五滤波电阻R23的一端和第二十五滤波电容 Cll的一端，并输出电源+3. 4，第五滤波电阻R23的另一端和第二十五滤波电容Cll的另一 端接地；第十四二极管D14的阴极接第二十五限流电阻R22的一端，第二十五限流电阻R22 的另一端接电池BT1的正极和第十八二极管D18的阳极，电池BT1的负极接地，第十八二极 管D18的阴极接第二十三滤波电容C9的一端、第二十四滤波电容C10的一端和第十七二极 管D17的阴极，并输出电源VCC，第二十三滤波电容C9的另一端和第二十四滤波电容C10的 另一端接地。 如图11所示，第二电源模块包括第二十六限流电阻R24，第二十七限流电阻R25 ; 第三滤波电感FB1，第四滤波电感FB2 ;第二十七滤波电容C12，第二十八滤波电容C13，第 二十九滤波电容C14，第三十滤波电容C15，第三i^一滤波电容C17，第三十二滤波电容C18， 第三十三滤波电容C19，第三十四滤波电容C20 ;第十九二极管D19，第二十二极管D20，第 二i^一二极管D21 ;三极管Q6匪BT8550LT1G，三极管Q7匪BT9014LT1G ;第二反馈电容C16， 电源芯片U3LMC7660。 第三滤波电感FB1的一端、第二十七滤波电容C12的一端和第二十八滤波电容C13 的一端接电源VCC，第二十七滤波电容C12的另一端和第二十八滤波电容C13的另一端接 地，第三滤波电感FB1的另一端接第二十九滤波电容C14的一端、第三十滤波电容C15的一 端和三极管Q6发射极，第二十九滤波电容C14的另一端和第三十滤波电容C15的另一端接 地；第二十六限流电阻R24的一端接控制模块中控制器U6的15脚，第二十六限流电阻R24 的另一端接三极管Q7的基极，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极接第二十七限 流电阻R25的一端，第二十七限流电阻R25的另一端接三极管Q6的基极，三极管Q6的集电 极接电源芯片U3的8脚；电源芯片U3的8脚接第十九二极管D19的阳极，第十九二极管 D19的阴极接第二十二极管D20的阳极和第二反馈电容C16的一端，第二反馈电容C16的 另一端接电源芯片U3的2脚，第二十二极管D20的阴极接第二十一二极管D21的阳极；第 二十一二极管D21的阴极接第三i^一滤波电容C17的一端、第三十二滤波电容C18的一端 和第四滤波电感FB2的一端，第三i^一滤波电容C17的另一端和第三十二滤波电容C18的 另一端接模拟地，第四滤波电感FB2的另一端接第三十三滤波电容C19的一端和第三十四 滤波电容C20的一端，第三十三滤波电容C19的另一端和第三十四滤波电容C20的另一端 接模拟地；电源芯片U3的3脚和5脚接模拟地。 图10中的BT1是蓄电池，平时由它对整个仪器供电。当没有和上位机相连时，VP2 电压为0， VDC也为0， 二极管D14截止，D18导通，提供给系统的电源电压VCC约为3. 3V。 二 极D17也截止，此时网络标识+3. 4处的电压也为0 。当系统通过串口和上位机相连时，VP2 处有电压。控制模块中控制芯片U6上的A/D提供的基准电压VREF经过电压跟随器(由运
21放TLV2324ID的U4B部分和电阻电容组成)后输出2. 5V电压VREF_B。 VREF_B和电压VP2 经由运放U1B、三极管Q5和相关元件组成的串联稳压电路，最后输出4V电压VDC。 VDC加 到二极管D14的正极，使其导通，通过电阻R22对蓄电池BT1充电，并且二极管D18导通，提 供系统工作电源VCC。 VDC使二极管D15和D16也导通，提供3. 4V电压，用作RS485通信芯 片U2的电源和控制器U620脚的+3. 4V电压输入。图11中的U3LMC7660是开关电容电压 变换器，它可以把+1. 5V +10V范围内的正电压转换为-1. 5 -10范围内的负电压，也可以用 作电压升压器。这里使用它的升压功能，把3. 3V电压VCC升到5. 1V的VP1。图11中FB1 和FB2及各自的四个电容组成Ji型滤波电路，使电源VP1纹波很小，为传感器提供稳定的 电源电压。信号VDDJ)N用于控制第二电源模块的工作，当VDD_ON为高电平时，三极管Q7 导通，三极管Q6也导通，使电源电压VCC加到LMC7660的第8脚。当VDDJ)N为低电平时， Q7截止，Q6也截止，Q6的集电极电压很低，芯片LMC7660不工作，停止提供电源电压VP1。
如图12所示，电源电压测量模块包括第三十五滤波电容C25，第三十六滤波电容 C26，第三十七滤波电容C27 ;第四反馈电阻R39，第五反馈电阻R40 ;第十三分压电阻R37， 第十四分压电阻R38，运放U4A TLV2324ID。 第十三分压电阻R37的一端接电源VP1，第十三分压电阻R37的另一端接第十四分 压电阻R38的一端、第三十五滤波电容C25的一端和运放U4A的3脚，第十四分压电阻R38 的另一端和第三十五滤波电容C25的另一端接地；第四反馈电阻R39的一端和第五反馈电 阻R40的一端接运放U4A的2脚，四反馈电阻R39的另一端和第五反馈电阻R40的另一端 接运放U4A的1脚；运放U4A的11脚、第三十六滤波电容C26的一端、第三十七滤波电容 C27的一端接电源VP1，运放U4A的4脚、第三十六滤波电容C26的另一端、第三十七滤波电 容C27的另一端接地。 图12中的滤电容C25和C26为0. liiF，滤波电容C27为10iiF。电源电压量测模 块的作用是将电源VP1的一半经电压跟随器后送入控制模块中控制芯片U6中的A/D模块 进行转换，转换后的结果用于计算湿度值。VP1的一半经电阻R37和电阻R38分压得到，电 阻R37和电阻R38都为100KQ ，电压跟随器由运放U4A、电阻R39和电阻R40组成。
权利要求
基于MSP430单片机的温湿度仪，包括控制模块、温度模块、湿度模块、RS232通信模块、RS485通信模块、报警模块、电源模块和电源电压测量模块；其特征在于控制模块包括控制芯片U6 MSP430F149，JTAG接口J7，跳线J8，液晶接口J10，存储芯片U7 AT45DB161D，蜂鸣器接口J11，软键盘接口J9，时钟晶振X1；第一滤波电感FB3，第二滤波电感FB4；第一滤波电容C35，第二滤波电容C36，第三滤波电容C37，第四滤波电容C38，第五滤波电容C39，第六滤波电容C40，第七滤波电容C41，第八滤波电容C42，第九滤波电容C43；第一限流电阻R61，第二限流电阻R62，第三限流电阻R64，第四限流电阻R65，第五限流电阻R66，第六限流电阻R67，第七限流电阻R68，第八限流电阻R69，第九限流电阻R70；第一滤波电阻R63，DCO频率微调电阻R71，快速放电二极管D22，发光二极管LED；跳线J8的2脚接电源VCC，跳线J8的1脚接JTAG接口J7的2脚，跳线J8的3脚接JTAG接口J7的4脚；第二滤波电感FB4的一端接电源VCC，第二滤波电感FB4的另一端和第三滤波电容C37的一端、第四滤波电容C38的一端以及控制芯片U6的64脚相连，第三滤波电容C37的另一端、第四滤波电容C38的另一端、控制芯片U6的60脚和62脚与模拟地连接；控制芯片U6的61脚接第二湿度模块中第十六限流电阻R53的一端和第六0Ω电阻R50的一端，控制芯片U6的59脚接第一湿度模块中第十四限流电阻R45的一端，控制芯片U6的50脚接第一温度模块中运放U5A的7脚，控制芯片U6的49脚接第二温度模块中运放U5B的10脚；控制芯片U6的48脚接第一限流电阻R61的一端，第一限流电阻R61的另一端接发光二极管LED的阳极，发光二极管LED的阴极接地；控制芯片U6的47脚接RS485通信模块中U2的2脚，控制芯片U6的46脚接RS485通信模块中U2的3脚；控制芯片U6的43脚接第八限流电阻R69的一端，第八限流电阻R69的另一端接液晶接口J10的4脚，控制芯片U6的42脚接液晶接口J10的3脚，控制芯片U6的41脚接液晶接口J10的1脚，液晶接口J10的2脚接地；控制芯片U6的40脚接报警模块中三极管Q3的基极，控制芯片U6的39脚接存储芯片U7的8脚，控制芯片U6的38脚接存储芯片U7的1脚，控制芯片U6的37脚接存储芯片U7的4脚，控制芯片U6的36脚接第二限流电阻R62的一端，第二限流电阻R62的另一端接存储芯片U7的2脚，存储芯片U7的3脚、5脚、6脚、第五滤波电容C39的一端和第六滤波电容C40的一端接电源VCC，第五滤波电容C39的另一端和第六滤波电容C40的另一端接地；控制芯片U6的33脚接RS232通信模块中三极管Q1的集电极和RS485通信模块中芯片U2的1脚，控制芯片U6的32脚接RS232通信模块中第十九限流电阻R12的一端和RS485通信模块中芯片U2的4脚；控制芯片U6的25脚接DCO频率微调电阻R71的一端，DCO频率微调电阻R71的另一端接电源VCC；控制芯片U6的23脚接第七限流电阻R68的一端和软键盘接口J9的6脚，第七限流电阻R68的另一端接电源VCC，控制芯片U6的22脚接第六限流电阻R67的一端和软键盘接口J9的5脚，第六限流电阻R67的另一端接电源VCC，控制芯片U6的21脚接第五限流电阻R66的一端和软键盘接口J9的4脚，第五限流电阻R66的另一端接电源VCC，控制芯片U6的20脚接第四限流电阻R65的一端和软键盘接口J9的3脚，第四限流电阻R65的另一端接电源VCC，控制芯片U6的18脚接第三限流电阻R64的一端和软键盘接口J9的2脚，第三限流电阻R64的另一端接电源VCC，软键盘接口J9的1脚接地；控制芯片U6的19脚接电源+3.4V，控制芯片U6的17脚接第九限流电阻R70的一端，第九限流电阻R70的另一端接蜂鸣器接口J11的1脚，蜂鸣器接口J11的2脚接地；控制芯片U6的16脚接RS485通信模块中三极管Q2的集电极，控制芯片U6的15脚接第二电源模块中第二十六限流电阻R24的一端，控制芯片U6的14脚接第二温度模块中第二0Ω电阻R33的一端，控制芯片U6的12脚接第二湿度模块中第五0Ω电阻R49的一端；控制芯片U6的11脚、第八滤波电容C42的一端和第九滤波电容C43的一端接模拟地，第八滤波电容C42的另一端和第九滤波电容C43的另一端接控制芯片U6的7脚，并从控制芯片U6的7脚引出基准电压VREF；控制芯片U6的6脚接电源电压测量模块中运放U4A的1脚，控制芯片U6的5脚和2脚接模拟地，控制芯片U6的4脚接第二温度模块中运放U5B的15脚，控制芯片U6的3脚接第一温度模块中运放U5A的2脚；第一滤波电感FB3的一端接电源VCC，第一滤波电感FB3的另一端接第一滤波电容C35的一端、第二滤波电容C36的一端和控制芯片U6的1脚，第一滤波电容C35的另一端和第二滤波电容C36的另一端接地；控制芯片U6的1脚接第一滤波电阻R63的一端和快速放电二极管D22的阴极，第一滤波电阻R63的另一端和快速放电二极管D22的阳极接第七滤波电容C41的一端和控制芯片U6的58脚，第七滤波电容C41的另一端接地；温度模块包括第一温度模块和第二温度模块；第一温度模块包括电桥第一电阻R28，电桥第二电阻R29，电桥第三电阻R30，电桥第四电阻R31；电桥第一电容C23，电桥第二电容C24；第十滤波电容C29，第十一滤波电容C30；第十限流电阻R42，运放U5A，接口J3；第二温度模块包括电桥第五电阻R34，电桥第六电阻R35，电桥第七电阻R36，电桥第八电阻R52；电桥第三电容C31，电桥第四电容C32；第一0Ω电阻R32，第二0Ω电阻R33，第三0Ω电阻R48；第十一限流电阻R47，运放U5B，接口J4；电桥第一电阻R28的一端和电桥第二电阻R29的一端接基准电压VREF_B，电桥第一电阻R28的另一端接接口J3的1脚、运放U5A的6脚和电桥第一电容C23的一端，电桥第一电容C23的另一端接地；电桥第二电阻R29的另一端接运放U5A的5脚、电桥第三电阻R30的一端和电桥第二电容的C24的一端，电桥第三电阻R30的另一端接电桥第四电阻R31的一端，电桥第四电阻R31的另一端和电桥第二电容的C24的另一端接地；第十限流电阻R42的一端接接接口J3的2脚，第十限流电阻R42的另一端接地；第十滤波电容C29的一端和第十一滤波电容C30的一端接电源VP1，第十滤波电容C29的另一端和第十一滤波电容C30的另一端接地；运放U5A的2脚接控制模块中控制芯片U6的3脚，运放U5A的7脚接控制模块中控制芯片U6的50脚，运放U5A的16脚接电源VP1；电桥第五电阻R34的一端和电桥第六电阻R35的一端接基准电压VREF_B，电桥第五电阻R34的另一端接接口J4的1脚、运放U5B的11脚和电桥第三电容C31的一端，电桥第三电容C31的另一端接地；电桥第六电阻R35的另一端接运放U5B的12脚、电桥第七电阻R36的一端和电桥第四电容C32的一端，电桥第七电阻R36的另一端接电桥第八电阻R52的一端，电桥第八电阻R52的另一端和电桥第四电容C32的另一端接地；第十一限流电阻R47的一端接接口J4的3脚，第十一限流电阻R47的另一端接地；第一0Ω电阻R32的一端接接口J4的1脚，第一0Ω电阻R32的另一端接控制模块中控制芯片U6的4脚，第二0Ω电阻R33的一端接接口J4的2脚，第二0Ω电阻R33的另一端接控制模块中控制芯片U6的14脚，第三0Ω电阻R48的一端接接口J4的3脚，另一端接地；运放U5A的15脚接控制模块中控制芯片U6的4脚，运放U5A的10脚接控制模块中控制芯片U6的49脚；实际应用中第一0Ω电阻R32、第二0Ω电阻R33和第三0Ω电阻R48三者中只焊接一个，以接收不同信号；湿度模块包括第一湿度模块和第二湿度模块；第一湿度模块包括第二滤波电阻R41，第三滤波电阻R54；第十二滤波电容C28，第十三滤波电容C33；第十二限流电阻R43，第十三限流电阻R44，第十四限流电阻R45；第一反馈电阻R55，运放U4C，接口J5；第二湿度模块包括第四0Ω电阻R46，第五0Ω电阻R49，第六0Ω电阻R50；第十五限流电阻R51，第十六限流电阻R53，第十七限流电阻R56；第四滤波电阻R57，第十四滤波电容C34，第二反馈电阻R58，运放U4D，接口J6；第二滤波电阻R41的一端接电源VP1，第二滤波电阻R41的另一端接第十二滤波电容C28的一端、接口J5的3脚和第二湿度模块中第四0Ω电阻R46的一端，第十二滤波电容628的另一端接地；接口J5的1脚接模拟地，接口J5的2脚接第十二限流电阻R43的一端，第十二限流电阻R43的另一端接第十三限流电阻R44的一端，第十三限流电阻R44的另一端接第三滤波电阻R54的一端、第十三滤波电容C33的一端和运放U4C的10脚，第三滤波电阻R54的另一端和第十三滤波电容C33的另一端接模拟地；运放U4C的8脚接第十四限流电阻R45的一端，第十四限流电阻R45的另一端接控制模块中控制芯片U6的59脚和第一反馈电阻R55的一端，第一反馈电阻R55的另一端接运放U4C的9脚；第四0Ω电阻R46的一端接第一湿度模块中接口J5的3脚，第四0Ω电阻R46的另一端接接口J6的1脚和第五0Ω电阻R49的一端，第五0Ω电阻R49的另一端接控制模块中控制芯片U6的12脚；接口J6的3脚接模拟地，接口J6的2脚接第十五限流电阻R51的一端，第十五限流电阻R51的另一端接第十七限流电阻R56的一端，第十七限流电阻R56的另一端接第四滤波电阻R57的一端、第十四滤波电容C34的一端和运放U4D的12脚，第四滤波电阻R57的另一端和第十四滤波电容C34的另一端接模拟地；运放U4D的14脚接第十六限流电阻R53的一端，第十六限流电阻R53的另一端接控制模块中控制芯片U6的61脚和第二反馈电阻R58的一端，第二反馈电阻R58的另一端接运放U4D的13脚；第六0Ω电阻R50的一端接接口J6的2脚，第六0Ω电阻R50的另一端接控制模块中控制芯片U6的61脚；实际应用中第四0Ω电阻R46、第五0Ω电阻R49和第六0Ω电阻R50三者中只焊接一个，以接收不同信号；RS232通信模块包括DB9口J1，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8；第十五滤波电容C1，第十六滤波电容C2，第十七滤波电容C3，第十八滤波电容C4；第一上拉电阻R4，第一分压电阻R1，第二分压电阻R2，第十八限流电阻R3，第十九限流电阻R12；输入电平转换三极管Q1，输出电平转换运放U1A；DB9口J1的3脚接第一二极管D1的阳极，J1的4脚接第二二极管D2的阳极，J1的8脚接第三二极管D3的阳极，J1的9脚接第四二极管D4的阳极，J1的7脚接第五二极管D5的阳极，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阴极、第四二极管D4的阴极和第五二极管D5的阴极接第十五滤波电容C1的一端和第十七滤波电容C3的一端，第二二极管D2的阴极引出RS232正电源VP2，第十五滤波电容C1的另一端和第十七滤波电容C3的另一端接地；DB9口J1的7脚接第六二极管D6的阳极，DB9口J1的2脚接第八二极管D8的阳极，第六二极管D6的阴极和第八二极管D8的阴极接第十六滤波电容C2的一端和第十八滤波电容C4的一端，第六二极管D6的阴极引出RS232负电源VEE，第十六滤波电容C2的另一端和第十八滤波电容C4的另一端接地；DB9口J1的3脚接第一分压电阻R1的一端，第一分压电阻R1的另一端接第二分压电阻R2的一端、第七二极管D7的阴极和输入电平转换三极管Q1的基极，第二分压电阻R2的另一端、第七二极管D7的阳极和输入电平转换三极管Q1的发射极接地；输入电平转换三极管Q1的集电极接控制模块中控制芯片U6的33脚和第一上拉电阻R4的一端，第一上拉电阻R4的另一端接电源VCC；DB9口J1的2脚接输出电平转换运放U1A的1脚，输出电平转换运放U1A的4脚接RS232正电源VP2，输出电平转换运放U1A的8脚接RS232负电源VEE，输出电平转换运放U1A的2脚接第十九限流电阻R12的一端，第十九限流电阻R12的另一端接控制模块中控制芯片U6的32脚，输出电平转换运放U1A的3脚接第十八限流电阻R3的一端，第十八限流电阻R3的另一端接基准电压VREF_B；RS485通信模块包括第九二极管D9，第十二极管D10，第十一二极管D11；第三分压电阻R5，第四分压电阻R6，第五分压电阻R7，第六分压电阻R8，第七分压电阻R9，第八分压电阻R10，第二上拉电阻R11；三极管Q2，RS485通信芯片U2；第三分压电阻R5的一端接RS232通信模块中DB9口J1的第8脚，第三分压电阻R5的另一端接第九二极管D9的阳极和第五分压电阻R7的一端，第九二极管D9的阴极和第五分压电阻R7的另一端接地；第四分压电阻R6的一端接RS232通信模块中DB9口J1的第9脚，第四分压电阻R6的另一端接第十二极管D10的阳极和第六分压电阻R8的一端，第十二极管D10的阴极和第六分压电阻R8的另一端接地；第七分压电阻R9的一端接RS232通信模块中DB9口J1的第7脚，第七分压电阻R9的另一端接第八分压电阻R10的一端、第十一二极管D11的阴极和三极管Q2的基极，第八分压电阻R10的另一端、第十一二极管D11的阳极和三极管Q2的发射极接地；第二上拉电阻R11的一端接电源VCC，第二上拉电阻R11的另一端接三极管Q2的集电极，三极管Q2的集电极接控制模块中控制芯片U6的16脚；RS485通信芯片U2的1脚接控制模块中控制芯片U6的33脚，U2的2脚接控制模块中控制芯片U6的47脚，U2的3脚接控制模块中控制芯片U6的46脚，U2的4脚接控制模块中控制芯片U6的32脚，U2的5脚接地，U2的6脚接第九二极管D9的阳极，U2的7脚接第十二极管D10的阳极，U2的8脚接电源+3.4；报警模块包括第十二二极管D12，第十三二极管D13，三极管Q3，三极管Q4，第二十限流电阻R13，第二十一限流电阻R14，接口J2；三极管Q3的基极接控制模块中控制芯片U6的40脚，三极管Q3的发射极接第二十限流电阻R13的一端，第二十限流电阻R13的另一端接地；三极管Q3的集电极接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接第十二二极管D12的阴极和第十三二极管D13的阴极，第十二二极管D12的阳极接RS232通信模块中DB9口J1的4脚，第十三二极管D13的阳极接RS232通信模块中DB9口J1的7脚；三极管Q4的集电极接接口J2的1脚和第二十一限流电阻R14的一端，第二十一限流电阻R14的另一端和接口J2的2脚接地；电源模块包括第一电源模块和第二电源模块；第一电源模块包括第二十二限流电阻R15，第二十三限流电阻R16，第二十四限流电阻R17，第二十五限流电阻R22；第九分压电阻R18，第十分压电阻R19，第十一分压电阻R20，第十二分压电阻R21；第三反馈电阻R27，第五滤波电阻R23，第六滤波电阻R26；第十九滤波电容C5，第二十滤波电容C6，第二十一滤波电容C7，第二十二滤波电容C8，第二十三滤波电容C9，第二十四滤波电容C10，第二十五滤波电容C11，第二十六滤波电容C21，第一反馈电容C22；第十四二极管D14，第十五二极管D15，第十六二极管D16，第十七二极管D17，第十八二极管D18；运放U1B，运放U4B，三极管Q5，蓄电池BT1；第六滤波电阻R26的一端接控制模块中控制芯片U6的7脚，第六滤波电阻R26的另一端接运放U4B的6脚和第二十六滤波电容C21的一端，第二十六滤波电容C21的另一端接地；运放U4B的7脚接第三反馈电阻R27的一端、第一反馈电容C22的一端和第二十二限流电阻R15的一端，运放U4B的7脚输出基准电压VREF_B，用于温度模块中的电桥基准电压VREF_B，第三反馈电阻R27的另一端和第一反馈电容C22的另一端接运放U4B的5脚；第二十二限流电阻R15的另一端接运放U1B的6脚，运放U1B的4脚接地，运放U1B的8脚接RS232通信模块中RS232正电源VP2、第十九滤波电容C5的一端、第二十滤波电容C6的一端和三极管Q5的集电极，第十九滤波电容C5的另一端和第二十滤波电容C6的另一端接地；运放U1B的7脚接第二十三限流电阻R16的一端，第二十三限流电阻R16的另一端接第二十四限流电阻R17的一端，第二十四限流电阻R17的另一端接三极管Q5的基极；三极管Q5的发射极接第十一分压电阻R20的一端、第二十一滤波电容C7的一端和第二十二滤波电容C8的一端，第二十一滤波电容C7的另一端和第二十二滤波电容C8的另一端接地；第十一分压电阻R20的另一端接第九分压电阻R18的一端，第九分压电阻R18的另一端接第十分压电阻R19的一端，第十分压电阻R19的另一端接第十二分压电阻R21的一端和运放U1B的5脚，第十二分压电阻R21的另一端接地；第十四二极管D14的阳极和第十五二极管D15的阳极接三极管Q5的发射极，第十五二极管D15的阴极接第十六二极管D16的阳极和第十七二极管D17的阳极，第十六二极管D16的阴极的接第五滤波电阻R23的一端和第二十五滤波电容C11的一端，并输出电源+3.4V，第五滤波电阻R23的另一端和第二十五滤波电容C11的另一端接地；第十四二极管D14的阴极接第二十五限流电阻R22的一端，第二十五限流电阻R22的另一端接电池BT1的正极和第十八二极管D18的阳极，电池BT1的负极接地，第十八二极管D18的阴极接第二十三滤波电容C9的一端、第二十四滤波电容C10的一端和第十七二极管D17的阴极，第十八二极管D18的阴极输出电源VCC，第二十三滤波电容C9的另一端和第二十四滤波电容C10的另一端接地；第二电源模块包括第二十六限流电阻R24，第二十七限流电阻R25；第三滤波电感FB1，第四滤波电感FB2；第二十七滤波电容C12，第二十八滤波电容C13，第二十九滤波电容C14，第三十滤波电容C15，第三十一滤波电容C17，第三十二滤波电容C18，第三十三滤波电容C19，第三十四滤波电容C20；第十九二极管D19，第二十二极管D20，第二十一二极管D21，三极管Q6，三极管Q7；第二反馈电容C16，电源芯片U3；第三滤波电感FB1的一端、第二十七滤波电容C12的一端和第二十八滤波电容C13的一端接电源VCC，第二十七滤波电容C12的另一端和第二十八滤波电容C13的另一端接地，第三滤波电感FB1的另一端接第二十九滤波电容C14的一端、第三十滤波电容C15的一端和三极管Q6发射极，第二十九滤波电容C14的另一端和第三十滤波电容C15的另一端接地；第二十六限流电阻R24的一端接控制模块中控制芯片U6的15脚，第二十六限流电阻R24的另一端接三极管Q7的基极，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极接第二十七限流电阻R25的一端，第二十七限流电阻R25的另一端接三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极接电源芯片U3的8脚；电源芯片U3的8脚接第十九二极管D19的阳极，第十九二极管D19的阴极接第二十二极管D20的阳极和第二反馈电容C16的一端，第二反馈电容C16的另一端接电源芯片U3的2脚，第二十二极管D20的阴极接第二十一二极管D21的阳极；第二十一二极管D21的阴极接第三十一滤波电容C17的一端、第三十二滤波电容C18的一端和第四滤波电感FB2的一端，第三十一滤波电容C17的另一端和第三十二滤波电容C18的另一端接模拟地，第四滤波电感FB2的另一端接第三十三滤波电容C19的一端和第三十四滤波电容C20的一端，第三十三滤波电容C19的另一端和第三十四滤波电容C20的另一端接模拟地；电源芯片U3的3脚和5脚接模拟地；电源电压测量模块包括第三十五滤波电容C25，第三十六滤波电容C26，第三十七滤波电容C27；第四反馈电阻R39，第五反馈电阻R40；第十三分压电阻R37，第十四分压电阻R38，运放U4A；第十三分压电阻R37的一端接电源VP1，第十三分压电阻R37的另一端接第十四分压电阻R38的一端、第三十五滤波电容C25的一端和运放U4A的3脚，第十四分压电阻R38的另一端和第三十五滤波电容C25的另一端接地；第四反馈电阻R39的一端和第五反馈电阻R40的一端接运放U4A的2脚，四反馈电阻R39的另一端和第五反馈电阻R40的另一端接运放U4A的1脚；运放U4A的11脚、第三十六滤波电容C26的一端、第三十七滤波电容C27的一端接电源VP1，运放U4A的4脚、第三十六滤波电容C26的另一端、第三十七滤波电容C27的另一端接地。
全文摘要
本发明涉及基于MSP430单片机的温湿度仪。现有测量仪体积较大，机械部件与电子控制设备不兼容。本发明包括控制模块、温度模块、湿度模块、RS232通信模块、RS485通信模块、报警模块、电源模块和电源电压测量模块。电源模块为控制模块、温度模块、湿度模块、RS232通信模块、RS485通信模块和电源电压测量模块提供工作电压，控制模块分别与温度模块、湿度模块信号连接，控制模块通过RS232通信模块和RS485通信模块与上位机通讯。电源电压测量模块与电源模块中的A/D信号连接。报警模块分别与RS232通信模块、RS485通信模块和控制模块信号连接。本发明功耗低、精度高、可以接收模拟和数字信号。
文档编号G01N27/00GK101750163SQ20101003954
公开日2010年6月23日 申请日期2010年1月5日 优先权日2010年1月5日
发明者付华圆, 王俊宏, 薛安克, 邹洪波, 鲁仁全 申请人:杭州电子科技大学