測量溫度一般采用熱敏電阻做傳感器，測量的方法有R—V轉(zhuǎn)換電壓測量法和R—F轉(zhuǎn)換頻率測量法,。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量精度。本文論述一種類R—F轉(zhuǎn)換頻率的測量法,，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,。該方法電路簡單,、成本低，系統(tǒng)流程框圖如圖1所示,。

1 負(fù)溫?zé)崦綦娮?br />     PT一25E2熱敏電阻溫度阻值變化曲線如圖2所示,。PSB型負(fù)溫?zé)崦綦娮栌蒀o、Mn,、Ni等過渡金屬元素的氧化物組成,，經(jīng)高溫?zé)砂胩沾桑冒雽?dǎo)體毫微米的精密加工工藝,，采用玻璃管封裝,，耐溫性好，可靠性高,，反應(yīng)速度快且靈敏度高,。它采用軸向型結(jié)構(gòu)，便于安裝,，能承受更高溫度,，且玻璃封裝耐高低溫(一50～350℃)。

2 MSP430單片機(jī)計(jì)數(shù)法測溫原理
    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NE555工作原理可知，多諧振蕩器輸出信號(hào)(周期性矩形波)的高電平時(shí)間(1個(gè)周期內(nèi))為：

若控制MSP430單片機(jī)的定時(shí)器A計(jì)數(shù)時(shí)鐘的頻率設(shè)置為f，則捕獲到高電平時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值為NH,，捕獲到低電平時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值為NL,，所以有：

       
    因?yàn)閒、C1,、R1均為定值,，所以Rt與N成正比，且增大f還可以提高測量精度,。查表可得溫度值,。
    由上述測量原理可知，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溫精度。

3 MSP430單片機(jī)捕獲原理
    捕獲計(jì)數(shù)法的原理如圖4所示,。通過MSP430單片機(jī)TACTL寄存器給定時(shí)器A設(shè)置一個(gè)固定的時(shí)鐘頻率f和計(jì)數(shù)模式(本系統(tǒng)設(shè)為連續(xù)模式),。又知Timer A工作在連續(xù)計(jì)數(shù)模式時(shí)，TAR(16位)計(jì)數(shù)范圍是0一FFFFH值,。定時(shí)器A連續(xù)模式計(jì)數(shù)啟動(dòng)后,，TAR的值開始從O—FFFFH一O—FFFFH……不斷重復(fù)計(jì)數(shù)，直至軟件控制其停止計(jì)數(shù)為止,；同時(shí)設(shè)置TACCTL寄存器的CMx,、CAP、CCIE位,，在多諧振蕩器輸出方波的上升沿和下降沿都觸發(fā)捕捉并中斷,。這樣當(dāng)每次沿到來，進(jìn)入中斷并捕獲上升沿和下降沿時(shí)刻的值(如TACCRla,、TACCRlb,、TAC—CRlc、TACCRld……),，然后用此次捕獲的值減去上次捕獲的值即可得高或低電平時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值NH,、NL。例如：NH=TACCRlb一TACCRla,、NL=TACCRlc一TACCRlb,，代入式4,、式5便可得出R的值，查表即得溫度值,。

   MSP430F1X定時(shí)器初始化所涉及的寄存器配置如下：

    TASSELx：4種時(shí)鐘源供選擇,。
    IDx：4種預(yù)分頻選擇。
    MCx：TAR計(jì)數(shù)模式選擇,，MCx=11,，上升沿和下降沿都捕獲。
    TAIE：Timer_A中斷使能,，為“1”中斷使能,。
    CMx：捕獲觸發(fā)信號(hào)選擇。
    SCS：捕獲同步或異步選擇,，“O”同步,、“1”異步。
    CAP：捕獲模式選擇,，“O”比較、“1”捕獲,。
    CCIE：捕獲／比較中斷選擇,，為“1”中斷使能。

4 軟件設(shè)計(jì)
    基于MSP430單片機(jī)捕獲中斷測溫程序流程如圖5,、圖6所示,，包括主程序流程、捕獲中斷和溢出中斷流程,。

    Timer_A初始化代碼如下

    捕獲中斷和溢出中斷函數(shù)代碼如下：

    代入常量f,、C1、R2的值,，即可得熱敏電阻阻值,，通過查表可得溫度值。查表溫度間隔一般為1℃,，如果忽略熱敏電阻1℃以內(nèi)的非線性誤差,，可以將兩攝氏度之間取線性計(jì)算，這樣可以得到O．01℃的分辨率,。

結(jié) 語
    由測量原理知：被測電阻的阻值越大,，測量誤差越小。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,、電路簡潔、價(jià)格低廉,、精度高,。