采用單片微控制器的低成本數字溫度計

許多應用中，溫度的檢測和顯示功能都是所期望或絕對需要的。溫度探頭、自動(dòng)調溫器、CPU監控器和過(guò)程控制設備就是一些這樣的應用。插圖示出了一個(gè)用于溫度檢測和顯示的簡(jiǎn)單系統。該電路只需要一個(gè)微控制器(MCU)，而不像其他解決方案那樣需要單獨的功率管理和模擬變換器芯片。而且，該電路無(wú)需對復位引腳進(jìn)行任何的特殊處理，因為所使用的MCU引入了節電型的檢測方法。

德州儀器(TI)公司的MSP430F412型MCU在執行快閃存儲器代碼的同時(shí)由一個(gè)高速內部振蕩器進(jìn)行計時(shí)。首先，代碼運用單斜率模擬轉換技術(shù)來(lái)讀取電阻性傳感器的信息。然后，將讀數變換成BCD值并顯示于LCD上。LCD不需要單獨的驅動(dòng)芯片；它由MCU直接驅動(dòng)。LCD還會(huì )顯示一個(gè)閃爍的“F”以表示讀數的單位是華氏度，且電路正在自動(dòng)檢測溫度。

顯示內容一旦更新，MCU即進(jìn)入低功耗等待狀態(tài)。在此期間，只有一個(gè)內部計時(shí)器處于工作狀態(tài)，其遞增幅度由32kHz晶體控制。該計時(shí)器控制著(zhù)LCD的成幀頻率(Framing Frequency)，使其保持接通狀態(tài)，并顯示最新的溫度讀數。經(jīng)過(guò)一段可由軟件進(jìn)行選擇的延時(shí)之后，相同的計時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)中斷。該中斷隨后將重新啟動(dòng)CPU和內部高速振蕩器，整個(gè)過(guò)程重復進(jìn)行。每次中斷要么清除顯示內容，要么把“F”寫(xiě)在顯示器上并使其閃爍。

MSP430F412是專(zhuān)為以低功率電池為電源的應用而設計的。因此，當MCU處于等待狀態(tài)且LCD接通時(shí)，整個(gè)電路只形成1.5uA的電流。由于MCU的啟動(dòng)和關(guān)斷時(shí)間均極其短暫，故其97%以上的時(shí)間處于等待狀態(tài)。當電路處于工作狀態(tài)或對傳感器進(jìn)行測量時(shí)，它只形成110 A的平均電流，較長(cháng)的等待時(shí)間加上較短的工作時(shí)間使得該電路的總平均電流低于5uA。如果此電路采用220mAh、2032型硬幣電池(Coin Cell)為電源，則可連續工作長(cháng)達5年。

數字溫度計功能的實(shí)現只用到了MCU資源的很小一部分。程序使用了快閃存儲器的不足17%。有21條I/O線(xiàn)路可供其他用戶(hù)使用，且CPU在大多數時(shí)間里處于關(guān)斷狀態(tài)?？紤]到這些事實(shí)，就可以容易地了解數字溫度計如何能夠僅僅是一個(gè)在相同MCU上實(shí)現的更為復雜的應用的一小部分了。溫度計可以是生產(chǎn)設備控制電路的輔助功能，根據溫度讀數來(lái)改變速度和功率。

它亦或可以是同樣對時(shí)刻起反應的數字自動(dòng)調溫器的核心，因為32kHz輸入直接分隔開(kāi)來(lái)以提供一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。溫度計甚至還可以是采用MCU來(lái)存儲數據和運行代碼的數據登錄系統的一部分。這是可能的，因為MSP430F412能夠在其自身的快閃存儲器中記錄信息。