相成

（黑龍江司法警官職業(yè)學(xué)院）

摘 要：單片機成本低、種類多應(yīng)用廣泛，應(yīng)用人才需求量大，高職院校在計算機應(yīng)用類職業(yè)人才培養(yǎng)中大多開設(shè)單片機應(yīng)用類課程。專業(yè)實訓(xùn)是高職人才培養(yǎng)中的重要一環(huán)，包括了從知識準備到實訓(xùn)器材選擇、從程序設(shè)計到電路設(shè)計等環(huán)節(jié)。實訓(xùn)中用到了MSP430單片機、DS18B20溫度傳感器，DS1302實時時鐘芯片、LED數(shù)碼管、蜂鳴器、12864多功能液晶顯示模塊，對學(xué)生的訓(xùn)練較為全面。

關(guān)鍵詞：MSP430單片機；溫度計；實訓(xùn)

1 概述

單片機應(yīng)用廣泛，成本低，種類多，功耗低，能夠方便地組裝成各種智能的控制設(shè)備，能夠完成相對比較復(fù)雜的控制任務(wù)，環(huán)境適應(yīng)性較強，可以很方便的實現(xiàn)多機和分布式控制，已成為微型計算機的一個重要分支，發(fā)展速度極快。單片應(yīng)用人才需求廣泛，高職院校在計算機應(yīng)用類職業(yè)人才培養(yǎng)中大多開設(shè)單片機應(yīng)用類課程。專業(yè)實訓(xùn)是高職人才培養(yǎng)中的重要一環(huán)，包括了從知識準備到實訓(xùn)器材選擇、從程序設(shè)計到電路設(shè)計等環(huán)節(jié)，對提高學(xué)生實踐能力起到了重要作用。

2 實訓(xùn)設(shè)計與要求

本實訓(xùn)采用現(xiàn)技術(shù)已比較成熟且難度適中的“數(shù)字溫度計”制作作為實訓(xùn)內(nèi)容。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，選擇DS18B20作為溫度傳感器，可以省去采樣/保持電路、運放、數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路以及串/并轉(zhuǎn)換電路，可以有效簡化電路，縮短系統(tǒng)的工作時間，降低了實訓(xùn)難度。選擇MSP430單片機為測控系統(tǒng)的核心來完成數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、報警等功能。本實訓(xùn)采用MSP430單片機作為核心部件，MSP430系列單片機是一種16位的單片機，相對于8位的51單片機來說，它具有功能豐富、較大的內(nèi)部RAM和程序存儲空間，適合開發(fā)較復(fù)雜的系統(tǒng)。采用C語言開發(fā)，程序更容易編寫和較好的可讀性，可以大大提高軟件開發(fā)的工作效率。

溫度傳感器DS18B20把所測得的溫度發(fā)送到MSP430單片機上，經(jīng)過單片機處理，將溫度在LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描法實現(xiàn)顯示。系統(tǒng)由主控制器、測溫電路和顯示電路3個模塊組成。

對學(xué)生實訓(xùn)具體要求如下：

（1）熟悉各元器件原理與使用方法，編寫程序，實現(xiàn)以單片機為核心器件，使用溫度傳感器采集溫度，通過LED數(shù)碼管顯示器顯示溫度值。

（2）編寫程序，通過液晶顯示模塊實現(xiàn)漢字和溫度值輸出顯示，實現(xiàn)溫度報警功能。

（3）設(shè)計制作獨立完整實驗電路。

3 實訓(xùn)器材

采用MSP430-DEMO16X開發(fā)試驗板，單片機的所有引腳都已經(jīng)引出，便于學(xué)生進行擴展試驗，并對實驗的原理、實驗環(huán)境配置和源程序都進行了詳細的說明。使用IAR Embedded Workbench V3.42A MSP430集成開發(fā)環(huán)境。

MSP430-DEMO16X開發(fā)試驗版集成了MSP430F169單片機、MAX7219顯示驅(qū)動器、DS18B20溫度傳感器，DS1302實時時鐘芯片、LED數(shù)碼管、蜂鳴器等器件。為進一步提高實訓(xùn)的難度增強實訓(xùn)效果，還需準備1062液晶顯示模塊和12864多功能液晶顯示模塊各一塊。

4 實訓(xùn)過程

（1）知識準備階段。在之前的教學(xué)過程中和在實訓(xùn)的開始階段讓學(xué)生熟悉MSP430-DEMO16X開發(fā)試驗版的結(jié)構(gòu)使和用方法，各應(yīng)用元器件的原理、功能、各引腳作用，各元器件之間的連接方法。

（2）程序設(shè)計階段。由于MSP430-DEMO16X開發(fā)試驗版已將各器件進行了連接，在熟悉硬件后即可指導(dǎo)學(xué)生進入程序設(shè)計階段。

系統(tǒng)程序主要包括：①主程序。主要功能是負責溫度的實時顯示，讀出并處理DS18B20的測量溫度值；②讀出溫度子程序。主要功能是讀出隨機存儲器中的內(nèi)容并進行校驗；③計算溫度子程序。計算溫度子程序?qū)⒆x取的值進行十進制的轉(zhuǎn)換運算；④溫度轉(zhuǎn)換命令子程序。主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令；⑤顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，進行顯示移位操作。

在這個過程中要詳細講解各部分程序的功能，并給出流程圖。讓學(xué)生在IAR Embedded Workbench V3.42A MSP430集成開發(fā)環(huán)境中編寫程序，寫入單片機，在實驗板中進行實驗。在此過程中，教師要以答疑為主，不要參與學(xué)生具體程序的編寫與修改，要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生相互協(xié)作交流。根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，或是因輸入錯誤或是因邏輯錯誤，必然有相當數(shù)量的學(xué)生編寫的程序無法在實驗板中運行或是能夠運行但不能正確顯示結(jié)果，所以要在程序設(shè)計階段開始后的一個較為合理的時間點，給出條理清晰可執(zhí)行的參考源程序，讓學(xué)生能夠?qū)φ詹檎覇栴}所在，提高應(yīng)用能力。在給出源程序前應(yīng)先讓學(xué)生上交各自編寫的程序，作為實訓(xùn)成績評定的一個依據(jù)。

（3）鞏固提高階段。在學(xué)生能夠編寫程序在LED數(shù)碼管中正確顯示溫度后，讓學(xué)生使用液晶顯示模塊實現(xiàn)漢字和溫度顯示。這個過程主要是鞏固溫度采集與處理部分的知識，掌握液晶顯示模塊的使用和編程輸出。教師要在之前教學(xué)過程教授的知識基礎(chǔ)上詳細講解液晶顯示模塊的連接方法，并給出應(yīng)用實例和參考程序，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生，設(shè)計液晶顯示電路和編寫液晶顯示程序，在程序中加入溫度判斷功能實現(xiàn)溫度報警，并顯示報警原因。

（4）電路設(shè)計與實現(xiàn)階段。這個過程學(xué)生讓學(xué)生離開實驗板，自行設(shè)計制作電路，實現(xiàn)MSP430單片機、DS18B20溫度傳感器，DS1302實時時鐘芯片、蜂鳴器、12864多功能液晶顯示模塊的位置設(shè)計與引腳連接，指導(dǎo)學(xué)生進行電容、電阻的選用和電路板的焊接等實訓(xùn)內(nèi)容，這個過程對學(xué)生的訓(xùn)練較為全面，真正實現(xiàn)理論到實踐應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。這個過程不要求所有學(xué)生都能夠?qū)崿F(xiàn)，可作為成績評定的另一依據(jù)。

5 總結(jié)

實訓(xùn)內(nèi)容較為復(fù)雜，使用到的元器件較多，是對學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練與檢驗，實訓(xùn)時間應(yīng)在一周左右為宜，實訓(xùn)過程中學(xué)生盡量不要分組，要讓學(xué)生獨立完成實訓(xùn)內(nèi)容，要注重鍛煉學(xué)生分析問題解決問題的能力，提高學(xué)生的動手實踐能力，使學(xué)生真正有所收獲。