采用单片微控制器的低成本数字温度计

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采用单片微控制器的低成本数字温度计 [复制链接]

    许多应用中，温度的检测和显示功能都是所期望或绝对需要的。温度探头、自动调温器、CPU监控器和过程控制设备就是一些这样的应用。插图示出了一个用于温度检测和显示的简单系统。该电路只需要一个微控制器(MCU)，而不像其他解决方案那样需要单独的功率管理和模拟变换器芯片。而且，该电路无需对复位引脚进行任何的特殊处理，因为所使用的MCU引入了节电型的检测方法。

    德州仪器(TI)公司的MSP430F412型MCU在执行快闪存储器代码的同时由一个高速内部振荡器进行计时。首先，代码运用单斜率模拟转换技术来读取电阻性传感器的信息。然后，将读数变换成BCD值并显示于LCD上。LCD不需要单独的驱动芯片；它由MCU直接驱动。LCD还会显示一个闪烁的“F”以表示读数的单位是华氏度，且电路正在自动检测温度。

    显示内容一旦更新，MCU即进入低功耗等待状态。在此期间，只有一个内部计时器处于工作状态，其递增幅度由32kHz晶体控制。该计时器控制着LCD的成帧频率(Framing Frequency)，使其保持接通状态，并显示最新的温度读数。经过一段可由软件进行选择的延时之后，相同的计时器产生一个中断。该中断随后将重新启动CPU和内部高速振荡器，整个过程重复进行。每次中断要么清除显示内容，要么把“F”写在显示器上并使其闪烁。

    MSP430F412是专为以低功率电池为电源的应用而设计的。因此，当MCU处于等待状态且LCD接通时，整个电路只形成1.5uA的电流。由于MCU的启动和关断时间均极其短暂，故其97%以上的时间处于等待状态。当电路处于工作状态或对传感器进行测量时，它只形成110 A的平均电流，较长的等待时间加上较短的工作时间使得该电路的总平均电流低于5uA。如果此电路采用220mAh、2032型硬币电池(Coin Cell)为电源，则可连续工作长达5年。

    数字温度计功能的实现只用到了MCU资源的很小一部分。程序使用了快闪存储器的不足17%。有21条I/O线路可供其他用户使用，且CPU在大多数时间里处于关断状态。考虑到这些事实，就可以容易地了解数字温度计如何能够仅仅是一个在相同MCU上实现的更为复杂的应用的一小部分了。温度计可以是生产设备控制电路的辅助功能，根据温度读数来改变速度和功率。

    它亦或可以是同样对时刻起反应的数字自动调温器的核心，因为32kHz输入直接分隔开来以提供一个实时时钟。温度计甚至还可以是采用MCU来存储数据和运行代码的数据登录系统的一部分。这是可能的，因为MSP430F412能够在其自身的快闪存储器中记录信息。