基于SPCE061A的超低功耗電子溫度計設計

摘要：系統(tǒng)選用靜態(tài)功耗2μW的SPCE061A單片機作為主控單元，低功耗溫度傳感器DS18B20采集溫度，時鐘芯片DS1302提供時間，HT1621D驅(qū)動玻璃片實現(xiàn)時間的顯示。且系統(tǒng)具有溫度控制功能，短時間內(nèi)可將溫度穩(wěn)定在設定值。系統(tǒng)可通過串口與PC通信，由可視化界面顯示溫度隨時間的變化，形象直觀。整機系統(tǒng)可根據(jù)需要一鍵喚醒或進入靜態(tài)。系統(tǒng)實現(xiàn)了溫度時間的顯示，測試結果表明：分辨率、功耗、顯示和溫度控制均達到設計要求。
關鍵詞：SPCE061A；低功耗；DS18B20；DS1302；HT1621D

本設計為參加我院電子制作比賽而作。其設計的基本要求是：制作一個超低功耗電子溫度計，實現(xiàn)溫度、時間的顯示。要求系統(tǒng)溫度誤差小于0．5℃，靜態(tài)功耗小于5μW。

1 總體設計方案
根據(jù)題目設計要求，可從硬件選用及軟件編程方面降低功耗。系統(tǒng)可分為控制模塊、測溫模塊、時間模塊、驅(qū)動顯示模塊、溫度控制與通信模塊等，整體框圖如圖1所示，各模塊的實現(xiàn)方案如下：

1．1 控制模塊
選用SPCE061A型單片機。SPCE061A是一款16位單片機，靜態(tài)功耗為2μW。該單片機具有一鍵喚醒功能，需要時可將單片機置于休眠狀態(tài)，可有效節(jié)省能量，且不用的端口可設為輸出狀態(tài)，進一步降低功耗。時鐘頻率可根據(jù)需要進行修改。系統(tǒng)默認時鐘為24．756．MHz，CPU時鐘具奄fosc，fosc／2，fosc／4，fosc／8，fosc／16，fosc／32，fosc／64可選，降低CPU時鐘頻率，可有效降低功耗，但會降低系統(tǒng)效率，可根據(jù)需要進行選擇。
1．2 顯示模塊
采用6位LCD數(shù)碼顯示玻璃片HT1621D，可滿足低功耗要求。
1．3 時鐘模塊
采用低功耗的實時時鐘芯片DS1302實現(xiàn)時鐘。DS1302芯片可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年等進行計數(shù)，且精度高，8個字節(jié)的高速暫存RAM作為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓為2．5～5．5 V范圍內(nèi)，2．5 V時耗電小于300 nA。
1．4 測溫模塊
采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。此類傳感器為數(shù)字式傳感器而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機連接，可以去除A／D模塊，降低硬件成本，簡化系統(tǒng)電路。另外，DS18B20測溫范圍為-55～+125℃，固有測溫分辨率為0．5℃，具有測量范圍廣、測量精度高等優(yōu)點。
1．5 通信模塊
MAX232芯片是目前應用較為廣泛的電平轉換器件，可以為RS 232端口提供雙向電平轉換。
綜上所述，本設計具體框圖如圖2所示。

2 系統(tǒng)的硬件設計
2．1 單片機
單片機系統(tǒng)是整個硬件系統(tǒng)的核心，既是協(xié)調(diào)整機工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。采用凌陽SPCE061A具體不再細述。