c甲13xx超低功耗电子温度计

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1、2008山东省大学生电子设计大赛设计题目:超低功耗电子温度计（C题）【本科组】编号：C甲13XX参赛队员：指导教师：参赛学校：5摘要本文论述了系统设计原理，进行了理论分析和电路分析，详细阐述了硬件和软件设计，并进行了系统测试和结果分析。关键字：MSP430单片机，1、设计要求及系统简介1．1系统设计要求设计一个电子温度计，能够通过温度传感器测量并显示被测量点的温度。原理方框图如下：MSP430单片机温度传感器显示驱动显示按键1．基本要求：(1)检测温度范围10～30℃，分辨率1℃；(2)正确显示温度(3)整机静态功耗小于5微安(关闭LCD显示,时钟正常运行)(4)按键唤醒显示2.

2、发挥部分要求：(1)温度控制功能(能够演示出控制功能的存在)(2)显示时分秒的时钟功能(能够正常切换和显示)(3)其他功能1．2系统框图整个系统的结构如图所示。经过现场采集数据后，系统随后与上位机系统进行数据通信，由上位机系统完成后期的数据分析和数据存储工作。如图2-3测试仪器上位机串口通信图2-3本系统采用超低功耗MSP430单片机设计，主要有5电源模块、传感器模块、串口通信模块及LCD显示器等组成。系统组成框图如图2所示。MCU温度传感器LED显示KEY按键串口通信接口电源模块晶振、复位电路报警电路3.3V图3-2硬件电路组成结构图图2：系统结构图2、方案论证2．1MSP43

3、0微控制器的优势单片机的选择在本系统的设计中至关重要。一条重要的原则就是要实现低功耗、低成本。通过对系统的性能需求和实际应用范围的分析，对当前市场上几种常用单片机在其主要技术指标和特点方面进行了性能对比以便选型；以51单片机、PIC单片机、AVR系列单片机以及MSP430单片机为例从存储器类型、外部中断数量、内部时钟、内部A/D、内部温度传感器、波特率调整器、开发工具价格以及功耗情况等方面进行了比较。详见表2-1。表2-1各类主流单片机基本机型性能对比机型51PICAVRMSP430存储器程序存储器数据存储器程序存储器数据存储器程序存储器数据存储器信息存储器程序存储器数据存储器信

4、息存储器外部中断2282个8位I/O口内部时钟无无无有内部A/D无无无有内部温度传感器无无无有波特率调整器无无无有5低功耗数百微安数十微安数十微安小于1μA开发工具仿真器、编程器仿真器、编程器JTAGJTAGMCS-51是一种利用比较广泛的8位单片机，指令系统为CISC结构，111条指令，电源电压为5伏，两种低功耗方式，正常情况下消耗的电流为24mA，在掉电状态下，其耗电电流仍为3mA；即使在掉电方式下，电源电压可以下降到2V，但是为了保存内部RAM中的数据，还需要提供约50uA的电流。51单片机具有运算速度慢、功耗大、内部资源少等不足，因此在本系统设计中不予采用。MSP430单

5、片机采用最新的低功耗技术，工作在1.8～3.6V电压下，有正常工作模式(AM)和4种低功耗工作模式(LPM1、LPM2、LPM3、LPM4),在电源电压为3V时，各种模式的工作电流分别为AM：340μA、LPM1：70μA、LPM2：17μA、LPM3：2μA、LPM4：0.1μA；它的超低功耗性在实际应用中，尤其是在电池供电的便携式设备中表现尤为突出。在系统初始化后便进入待机模式，当有允许的中断请求时，CPU将在6μs的时间内被唤醒。MSP430F1232具有非常高的集成度，片内集成了10通道的10位A/D转换、具有PWM功能的定时器、温度传感器、片内USART、看门狗定时器、

6、片内数控振荡器(DCO)、大量的具有中断功能的I/O端口、大容量的片内Flash和RAM以及信息Flash存储器。综上所述，TI公司的MSP430F1232是一个运算速度快、外围模块丰富、易于波特率调整且功耗低的单片机，完全满足本设计的需求。本设计不但要求设计简单，方便使用和操作，而且功耗要低。因此经多方面综合、对比，决定采用TI公司的具有SOC特点的MSP430系列MCU：MSP430F1232。2.2温度检测方案选择温度计的测温方案一般有以下几种：方案一：采用集成的温度采集芯片来进行测温。这种方案只需要得知温度与A/D转换后的数字量的关系就可以得出当前温度来。这种方案的优点是

7、编程简单，但是功耗大。图2RC测温方案原理框图5方案二：RC测温。此方案主要采用热敏电阻RT和标称电阻R1以及电容等元件，主要利用热敏电阻能根据环境温度的大小改变自身的阻值，电容C的作用是让充电电压缓慢上升或下降，以达到一定的时间。此方案只要通过标准电阻和热敏电阻的放电时间就可以求出当前热敏电阻的阻值，然后根据阻值与温度的大小就可以得知温度的值。与上一种方案比较其优点为功耗小，但是精度随着电容的充放电量时间变化而定，误差较大。方案三：RRT测温。此方案采用采用热敏电阻RT和标称电