基于MSP430單片機的超低功耗電子溫度計的設(shè)計
LCD顯示電路可采用HT1621驅(qū)動,HT1621是128點內(nèi)存映象和多功能的LCD驅(qū)動器。HT1621的軟件配置特性使它適用于多種LCD應(yīng)用場合,包括LCD模塊和顯示子系統(tǒng)。用于連接主控制器和HT1621的管腳只有4或5條。此外,HT1621還有一個節(jié)電命令用于降低系統(tǒng)功耗。
用此LCD液晶驅(qū)動器可驅(qū)動4路公共端、1/3偏壓比的4位液晶板。此驅(qū)動電路還具有待機功能。當(dāng)系統(tǒng)進入待機模式后,驅(qū)動芯片和液晶板的總耗電量小于1μA(幾乎為零)。
4軟件設(shè)計
要想最大效率地利用電池的能量,延長便攜式儀表的電池使用壽命,除了選擇低電壓低功耗器件為硬件基礎(chǔ)外,還必須編制具有靈活的電源管理軟件,具體措施如下:
(1)由于微處理器內(nèi)部的基本模塊都有各自的電源開關(guān),只有在使用時才打開。因此,進行溫度采樣時,可通過軟件啟動定時器Timer_a,開始捕獲;采樣結(jié)束時,再通過軟件關(guān)閉定時器,禁止捕獲;
(2)由于溫度屬時慢變參數(shù),因此,溫度的采集應(yīng)采用定時中斷方式。即在CPU初始化后立即進入低功耗模式,等待中斷。定時器中斷將再次喚醒CPU進行溫度采集和數(shù)據(jù)處理,并將此時的溫度值存人Flash Ram中,處理完畢后,CPU再次進入低功耗模式;
(3)對CPU狀態(tài)進行智能化管理。MSP430單片機具有LMPO~LMP4等5種低功耗模式(LMP的序號越高,該模式下的功耗越低)。不采集溫度時,可使CPU處于低功耗模式LMP3(V為3 V,f為32768 Hz),該模式下的工作電流小于2μA。從低功耗模式到工作模式的轉(zhuǎn)換時間小于6μs。
(4)為了降低電流消耗,可在溫度檢測電路里用3根I/O口線.并使其平時均處于高阻態(tài),而在數(shù)據(jù)采集過程中,再通過CPU將相應(yīng)的口線切換到輸出狀態(tài)。
4.2軟件程序
本系統(tǒng)軟件由主程序、定時中斷服務(wù)程序和一系列子程序組成。主程序用于完成單片機的初始化以及等待中斷。定時中斷服務(wù)程序包括測量用的定時充電程序、數(shù)據(jù)處理子程序以及放電時間測量程序等。其放電時間測量程序流程圖如圖3所示。被測電阻的測量精度取決于放電時間的測量周期數(shù),例如,當(dāng)所需分辨率為10位時,可設(shè)置計數(shù)器的最大值為1024個測量周期。
MSP430的工作模式可通過模塊的智能化運行管理軟件和CPU的優(yōu)化狀態(tài)組合來支持超低功耗的各種要求。主要是使系統(tǒng)中的單片機工作時處于激活模式,工作間隙則將其設(shè)定為低功耗模式,以降低系統(tǒng)功耗。
5 系統(tǒng)測試
5.1測試方法
根據(jù)環(huán)境要求,對本系統(tǒng)的測試可反復(fù)在不同溫度環(huán)境中進行,同時根據(jù)數(shù)據(jù)誤差調(diào)整軟件和硬件來進行校準(zhǔn)。溫度可采用按度對照校準(zhǔn)的方法來測量。
5.2誤差分析
本測試所使用的儀器包括計算機、EZ430編程器、示波器、精密數(shù)字電流表、數(shù)字萬用表、溫度計和秒表等。
在超低功耗的實現(xiàn)上,可采用極低功耗的組件,并控制漏電流的產(chǎn)生。使微處理器工作在較低頻率和使用待機模式,并可優(yōu)化軟件運行,以使整機功耗完全達(dá)到最低。
6結(jié)束語
本電路的優(yōu)點是分辨率高、功耗低。整個電路的特點是外圍組件和可調(diào)組件少,工作穩(wěn)定可靠。該系統(tǒng)設(shè)計思想對超低功耗、微型便攜式的智能化檢測儀表的研究和開發(fā)具有一定的參考價值。
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