1 元器材挑选
本体系的温度传感器可选用热敏电阻。在10~30℃的丈量范围内,该器材的阻值随温度改变比较大,电路简略,功耗低,装置尺度小,一起其价格也很 低,但其热敏电阻精度、重复性、可靠性相对稍差,因而,这种传感器关于检测在1℃以下,特别是分辨率要求更高的温度信号不太适用。
显现部分能够选用笔段式LCD液晶显现。特别是黑白笔段式液晶显现器的功耗极低,漂亮适中,价格低廉,而且驱动芯片可挑选性强。为此,本规划选用了技能老练、功耗较低、功用安稳、价格低廉的通用性LCD驱动器HT1621。
作为整个体系的核心部件,单片机的挑选至关重要。经过比较多家单片机芯片,终究选定了TI公司的MSP430系列操控器,该系列操控器功耗极低,功用强壮,本钱也较低。
2 MSP430F单片机的主要特点
MSP430F系列是美国TI公司出产的一种超低功耗的FLASH操控器,该器材有“绿色”操控器(GREEN Mcu)之称,其技能特征代表了单片机的发展方向。MSP430的片内存储器该器材单元是能耗非常低的单元,耗费功率仅为其它闪速微操控器的五分之一。 MSP430F同其它操控器比较,既可缩小线路板空间,又可下降体系本钱。
MSP430F系列器材集成了超低功率闪存、高功用模仿电路和一个16位精简指令集(RISC)CPU,且指令周期短,大部分指令可在一个指令周期 内完结。该器材的作业电流极小,而且超低功耗,关断状态下的电流仅为0.1μA,待机电流为0.8μA,惯例形式下的(250μA/1MIPS@3V), 端口漏电流缺乏50 nA,并可零功耗掉电复位(BOR)。别的,该芯片属低电器材,仅需1.8~3.6V电压供电,因而可有用下降体系功耗。因为其具有超低功耗的数控振荡器 技能,因而能够完结频率调理和无晶振运转。其6μs的快速发动时刻能够延伸待机时刻并使发动愈加敏捷,一起也下降了电池的功耗。MSP430系列芯片的片 内资源丰富,I/O端口功用强壮且非常灵敏,一切的I/O位均可独自装备,每一根口线别离对应输入、输出、方向和功用挑选等多个寄存器里的一位。因而,其 温度模仿操控能够选用带阻隔的低电压操控办法。
3 超低功耗电子温度计硬件规划
图1所示是本超低功耗电子温度计的硬件原理框图。下面给出其它单元电路的规划方案。
3.1温度收集转化电路
运用MSP430来丈量电阻,就能够经过斜率技能而不运用A/D转化电路,处理起来简略易行。关于这种技能,能够运用MSP430系列芯片上的比较器和时钟来完结斜率的A/D转化。
本体系的详细温度丈量是使用电容充放电把被测电阻值转化成时刻,再运用MSP430内部的捕获比较寄存器精确捕捉时刻,然后丈量出热敏电阻的阻值,以直接取得温度值。其温度检测电路结构如图2所示。
图中,Rref是参阅电阻,用于定标,Rsens是被测电阻。
体系作业时首先令MSP430接Rref的口置位,然后输出高电平Vcc并经过规范电阻对电容守时充电,守时时刻到后,端口复位,使电容放电,放电 进程一向继续到电容上的电压降到充电端口为“0”电平的上限停止,截止时刻由Timer_a内部的捕捉器经过捕捉进口CA0精确地捕捉。这一段放电时刻可 标记为Tref。然后,对P2.1施以相同的操作,以取得电容经过被测电阻放电的时刻Tsens。最终比较Tref和Tsens,并由下式核算出被测电阻 值:
Rsens=RrefTmeas/Tref
式中,Rsens为被测热敏电阻,Tsens为被测组件放电时刻,Tref为参阅组件放电时刻,Rref为参阅精细电阻。
由上式能够看出,只需电压和电容的值在丈量中保持安稳,电压和%&&&&&%的详细取值便不再重要,这是因为在份额丈量原理中,这些要素在核算进程中已被消 除。因而,虽然外表的供电电池的电压具有离散性,而且该电压会跟着时刻的推移逐步减小,可是,因为被测电阻值的丈量与电源电压值的巨细毫无关系,所以该测 量办法具有电源电压自补偿特性。