基于MSP430暖水瓶防坠报警器

黄梦妍，聂 玉

四川理工学院

基于MSP430暖水瓶防坠报警器

黄梦妍，聂 玉

四川理工学院

本文针对因暖水瓶脱落而造成的烫伤事件层出不穷，设计了一款人性化、智能化的暖水瓶防坠报警器。本系统采用TI公司生产的超低功耗单片机MSP430作为主控芯片，能极大的降低控制部分的能源消耗量；主要功能就是在暖水瓶底部将要脱落时，报警模块报警使得水瓶使用者提前做好预防准备。是暖水瓶功能更加完善，更加智能化、人性化和节能化。

MSP430；超低功耗；智能暖水瓶

一、暖水瓶防坠报警器系统概述

本系统采用MSP430芯片作为主控芯片，MSP430是TI公司生产的一个16位超低功耗MCU，具有丰富的片上外围模块，非常符合当下节能的要求；本暖水瓶防坠报警器，通过HC－SR04模块作为距离感应器，使其探测暖水瓶底座和水瓶的距离，当暖水瓶底部超过一定距离时，预示着此水瓶即将坠落，则本系统将启动报警模块提醒主人此水瓶底即将坠落。

二、系统硬件设计

（一）电源管理部分

12V输入电压经过防反接肖特基二极管D1，送入LM2576-5的1脚（VIN端，也与内部开关管的集电极相连）。另一路经R10和L3用于电源指示。LM2576-5的2脚内部是开关管的发射极，外部与储能电感LL1和肖特基二极管D2相连。LM2576-5的4脚是输出电压采样端，内部是一个电阻分压器，将采样电压分压以后送入比较器的同相输入端，与比较器的反相端所接的1.23V的基准电压进行比较，输出电压再与内置OSC振荡信号比较，输出信号再与复位信号与非后送如推动级，最终控制开关三极管的工作状态（参考附图）。

12V电压在内置开关管导通时，加在LL1和负载（R11和L4）上，为负载供电，同时为LL1充磁，C20、C21充电（C20是滤波电容，C21可以看做尖峰吸收电容）。LM2576-5的4脚，同步对负载电压进行采样，当电压升高到一定值（阈值），经内部电路处理，会关断开关管，LM2576-5的2脚无输出，由于有电感LL1的作用，肖特基二极管D2导通，LL1和C20继续为负载供电。D2只在开关管截止时导通，为LL1提供电路回路，因而称为续流二极管。在此期间，负载电压会慢慢下降，直到低于阈值，内部电路再次迫使开关管导通，重复前述过程。这样，负载上面就能得到基本稳定的5V电压。

（二）距离检测部分

超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为v,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t,就可以计算出发射点距障碍物的距离S,即:向左转|向右转这就是所谓的时间差测距法。

由于超声波也是一种声波,其声速C与温度有关。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334米/秒,但其传播速度V易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大，如温度每升高1℃,声速增加约0.6米/秒。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正（本系统正是采用了温度补偿的方法）。

人体红外模块不像红外发射接收对管等感应静态的红外信号，人体红外传感模块是感应动态的红外信号，动态的信号实际上是一个差动的红外信号，当人在运动的时候，红外模块感应人的差动红外信号(实际上是红外强度差异引起的)使半导体感应元件产生差动电压信号，最后经过放大器放大输出到单片机。可以在模式中设定好检测时间，通过人体红外模块，可以准确的检测到屋内是否有人，有人则启动加热电源进行加热，无人时则断电。

（三）液晶显示及操作模块

暖水瓶防坠报警器用1602液晶显示屏作为人机交互的界面，1602液晶体积小，成本低，显示内容较为丰富。

三、系统软件设计

主程序C语言代码：InitConfigOfDZR01A();

TRIG=0;

ECHO=1;

TMOD=0x11;//设T0为方式1，GATE=1；

ET1=1;//允许T0中断

TR1=1;

EA=1;//开启总中断

begin=0;

while(1)

{

EnableUltrasonic();

while(1)

{

if(ECHO==1){TH0=0;TL0=0;TR0=1; break;}

if(TH0&0x80){flag=1;break;}

}

while(1)

{

if(ECHO==0){TR0=0;break;}

if(TH0&0x80){flag=1;break;}

}

Conut();//计算

结束语

本系统以MSP430超低功耗单片机为主控核心，配合HC＿SR04超声波测距模块，1602液晶显示模块完成对暖水瓶底部测距的的功能，避免因暖水瓶底部坠落烫伤事件的发生。

[1]谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].清华大学出版社，2009,7.262-268.

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四川省大学生创新创业项目《基于距离传感器的暖水瓶底部防坠报警器》。

黄梦妍（1996-），女，江苏人，本科在读，四川理工学院，研究方向：嵌入式及算法研究。