MSP430F單片機設計的超低功耗電子溫度計方案
加入技術(shù)交流群
4 軟件設計
要想最大效率地利用電池的能量，延長(cháng)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)由于微處理器內部的基本模塊都有各自的電源開(kāi)關(guān)，只有在使用時(shí)才打開(kāi)。因此，進(jìn)行溫度采樣時(shí)，可通過(guò)軟件啟動(dòng)定時(shí)器Timer_a，開(kāi)始捕獲;采樣結束時(shí)，再通過(guò)軟件關(guān)閉定時(shí)器，禁止捕獲;
(2)由于溫度屬時(shí)慢變參數，因此，溫度的采集應采用定時(shí)中斷方式。即在CPU初始化后立即進(jìn)入低功耗模式，等待中斷。定時(shí)器中斷將再次喚醒CPU進(jìn)行溫度采集和數據處理，并將此時(shí)的溫度值存人FLASH Ram中，處理完畢后，CPU再次進(jìn)入低功耗模式;
(3)對CPU狀態(tài)進(jìn)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(shí)，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換時(shí)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(xiàn).并使其平時(shí)均處于高阻態(tài)，而在數據采集過(guò)程中，再通過(guò)CPU將相應的口線(xiàn)切換到輸出狀態(tài)。
4.2軟件程序
本系統軟件由主程序、定時(shí)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(shí)中斷服務(wù)程序包括測量用的定時(shí)充電程序、數據處理子程序以及放電時(shí)間測量程序等。其放電時(shí)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(shí)間的測量周期數，例如，當所需分辨率為10位時(shí)，可設置計數器的最大值為1024個(gè)測量周期。
MSP430的工作模式可通過(guò)模塊的智能化運行管理軟件和CPU的優(yōu)化狀態(tài)組合來(lái)支持超低功耗的各種要求。主要是使系統中的單片機工作時(shí)處于激活模式，工作間隙則將其設定為低功耗模式，以降低系統功耗。
5 系統測試
5.1測試方法
根據環(huán)境要求，對本系統的測試可反復在不同溫度環(huán)境中進(jìn)行，同時(shí)根據數據誤差調整軟件和硬件來(lái)進(jìn)行校準。溫度可采用按度對照校準的方法來(lái)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、精密數字電流表、數字萬(wàn)用表、溫度計和秒表等。
在超低功耗的實(shí)現上，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到最低。
6 結束語(yǔ)
本電路的優(yōu)點(diǎn)是分辨率高、功耗低。整個(gè)電路的特點(diǎn)是外圍組件和可調組件少，工作穩定可靠。該系統設計思想對超低功耗、微型便攜式的智能化檢測儀表的研究和開(kāi)發(fā)具有一定的參考價(jià)值。
評論