采用MSP430F247和TMP275的測溫儀設計應用

TI公司的MSP430單片機以獨特的低功耗和模塊化設計贏(yíng)得了設計者的青睞。新型MSP430F247其性?xún)r(jià)比相當高，該16位單片機處理速度快，超低功耗，能節省很多資源；MSP430F247內置I2C模塊，方便了程序編寫(xiě)，大大降低了程序的出錯率。同時(shí)更多的I/O口可以級聯(lián)更多的外圍器件，而無(wú)需使用地址數據鎖存器件，既方便了程序的編寫(xiě)，也簡(jiǎn)化了硬件電路的設計。

　　溫度傳感器TMP275可直接輸出數字信號，而無(wú)需取樣、放大、濾波和模數信號的轉換，可以直接傳輸給單片機信號處理系統；而且輸出信號分辨率可以達到0．062 5，測溫精度±O．5℃，若使用MSP430F247做控制器，可直接與其自帶的I2C模塊相連，使用方便。

　　2 電路設計

　　2．1 總體方案設計

　　該測溫儀的硬件結構由溫度測量、核心控制電路、顯示電路和電源電路等4部分組成?？傮w方案框圖如圖l所示。

　　2．2 單元模塊設計

　　2．2．1 核心控制電路

　　核心控制電路采用MSP4313F247完成數據的測量和處理，實(shí)現溫度測量和控制輸出顯示功能，電路如圖2所示，其中的P3．1．P3．2分別是MSP430F247自帶I2C模塊的SCL和SDA，可以直接連接TMP275，不用再模擬I2C口，應注意接上拉電阻。

　　2．2．2 溫度測量

　　測溫部件采用TI公司生產(chǎn)的溫度傳感器TMP275，以數字形式用I2C總線(xiàn)向CPU傳輸數據，圖3給出溫度測量電路。

　　TMP275是一個(gè)I2C總線(xiàn)的溫度傳感器，測溫范圍一40℃~+125℃，在一20℃~+100℃之間最大誤差僅為±0．5℃。

　　TMP275內部有指針寄存器、配置寄存器、溫度值寄存器、高溫和低溫限制寄存器等5個(gè)寄存器。

　　指針寄存器是通過(guò)P1，P0識別哪個(gè)寄存器來(lái)響應讀寫(xiě)命令。其格式字如表1所示，指針地址如表2所示。

　　配置寄存器是一個(gè)8位可讀寫(xiě)的寄存器，用來(lái)存儲TMP275的工作模式控制字，詳細資料請參見(jiàn)參考文獻。

　　溫度寄存器是12位補碼只讀寄存器，用來(lái)存儲最近變換得到的數據，存儲形式與TI公司的TMPl00和DALLAS公司的DSl8820相同。該寄存器通過(guò)2個(gè)字節讀寫(xiě)數據，如表3，表4所示，且先傳輸高8位再傳輸低8位，其中第一個(gè)字節8位有效，第二個(gè)字節只有高4位有效。上電和復位后讀出的是0°。圖4和圖5分別是I℃數據寫(xiě)、讀時(shí)序圖。

　　2．2．3 顯示電路

　　圖6給出顯示電路，顯示部分主要由3個(gè)共陰數碼管組成，以達林頓集成電路ULN2003和74LS06作為反向驅動(dòng)。

　　2．2．4 電源電路

　　該裝置的電源由兩部分組成：由三端穩壓器LM7805提供的+5 V。主要給ULN2003，74LS06以及溫度傳感器TMP275供電：由TI公司專(zhuān)用電平轉換器TPS76033提供的3．3 V，主要提供MSP430F247單片機工作電源，如圖7所示。

　　3 程序流程圖及部分核心程序代碼

　　3．1 主程序

　　程序開(kāi)始頭文件加載、端口及各種寄存器初始化，然后進(jìn)入顯示測溫程序，如圖8所示。

　　3．2 測溫子程序

　　3．2．1 測溫初始化子程序

　　此部分程序分別對MSP430F247自帶的I2C模塊相關(guān)的寄存器進(jìn)行設置：①設P3．1、P3．2為外部管腳，使能SW Reset；②選擇I2C模塊操作模式為主機，同步模式；③選擇時(shí)鐘，復位R/W；④設置從機地址，清除SW中斷標志，使能Rx中斷；⑤設置接收字節計數器是2，目的是讀2個(gè)字節的溫度值；⑥發(fā)送I2C開(kāi)始命令；⑦接收2個(gè)字節的溫度值；⑧發(fā)送I2C停止命令。