超低功耗电子温度计硬件设计
图1所示是本超低功耗电子温度计的硬件原理框图。下面给出其它单元电路的设计方案。
![](https://file.elecfans.com/web1/M00/DD/A2/pIYBAGATiJqASpvuAAAtHbaQlvw261.jpg)
3.1温度采集转换电路
利用MSP430来测量电阻,就可以通过斜率技术而不使用A/D转换电路,处理起来简单易行。对于这种技术,可以使用MSP430系列芯片上的比较器和时钟来完成斜率的A/D转换。
本系统的具体温度测量是应用电容充放电把被测电阻值转换成时间,再利用MSP430内部的捕获比较寄存器准确捕捉时间,从而测量出热敏电阻的阻值,以间接获得温度值。其温度检测电路结构如图2所示。
![](https://file.elecfans.com/web1/M00/DD/29/o4YBAGATiLyAP2b0AAAvFSMvgRc178.jpg)
图中,Rref是参考电阻,用于定标,Rsens是被测电阻。
系统工作时首先令MSP430接Rref的口置位,然后输出高电平Vcc并通过标准电阻对电容定时充电,定时时间到后,端口复位,使电容放电,放电 过程一直持续到电容上的电压降到充电端口为“0”电平的上限为止,截止时刻由Timer_a内部的捕捉器通过捕捉入口CA0准确地捕捉。这一段放电时间可 标记为Tref。然后,对P2.1施以同样的操作,以获得电容通过被测电阻放电的时间Tsens。最后比较Tref和Tsens,并由下式计算出被测电阻 值:
Rsens=RrefTmeas/Tref
式中,Rsens为被测热敏电阻,Tsens为被测组件放电时间,Tref为参考组件放电时间,Rref为参考精密电阻。
由上式可以看出,只要电压和电容的值在测量中保持稳定,电压和电容的具体取值便不再重要,这是因为在比例测量原理中,这些因素在计算过程中已被消 除。因此,尽管仪表的供电电池的电压具有离散性,并且该电压会随着时间的推移逐渐减小,但是,由于被测电阻值的测量与电源电压值的大小毫无关系,所以该测 量方法具有电源电压自补偿特性。
3.2 LCD液晶驱动显示电路
LCD显示电路可采用HT1621驱动,HT1621是128点内存映象和多功能的LCD驱动器。HT1621的软件配置特性使它适用于多种LCD 应用场合,包括LCD模块和显示子系统。用于连接主控制器和HT1621的管脚只有4或5条。此外,HT1621还有一个节电命令用于降低系统功耗。
用此LCD液晶驱动器可驱动4路公共端、1/3偏压比的4位液晶板。此驱动电路还具有待机功能。当系统进入待机模式后,驱动芯片和液晶板的总耗电量小于1μA(几乎为零)。
超低功耗电子温度计硬件设计
图1所示是本超低功耗电子温度计的硬件原理框图。下面给出其它单元电路的设计方案。
![](https://file.elecfans.com/web1/M00/DD/A2/pIYBAGATiJqASpvuAAAtHbaQlvw261.jpg)
3.1温度采集转换电路
利用MSP430来测量电阻,就可以通过斜率技术而不使用A/D转换电路,处理起来简单易行。对于这种技术,可以使用MSP430系列芯片上的比较器和时钟来完成斜率的A/D转换。
本系统的具体温度测量是应用电容充放电把被测电阻值转换成时间,再利用MSP430内部的捕获比较寄存器准确捕捉时间,从而测量出热敏电阻的阻值,以间接获得温度值。其温度检测电路结构如图2所示。
![](https://file.elecfans.com/web1/M00/DD/29/o4YBAGATiLyAP2b0AAAvFSMvgRc178.jpg)
图中,Rref是参考电阻,用于定标,Rsens是被测电阻。
系统工作时首先令MSP430接Rref的口置位,然后输出高电平Vcc并通过标准电阻对电容定时充电,定时时间到后,端口复位,使电容放电,放电 过程一直持续到电容上的电压降到充电端口为“0”电平的上限为止,截止时刻由Timer_a内部的捕捉器通过捕捉入口CA0准确地捕捉。这一段放电时间可 标记为Tref。然后,对P2.1施以同样的操作,以获得电容通过被测电阻放电的时间Tsens。最后比较Tref和Tsens,并由下式计算出被测电阻 值:
Rsens=RrefTmeas/Tref
式中,Rsens为被测热敏电阻,Tsens为被测组件放电时间,Tref为参考组件放电时间,Rref为参考精密电阻。
由上式可以看出,只要电压和电容的值在测量中保持稳定,电压和电容的具体取值便不再重要,这是因为在比例测量原理中,这些因素在计算过程中已被消 除。因此,尽管仪表的供电电池的电压具有离散性,并且该电压会随着时间的推移逐渐减小,但是,由于被测电阻值的测量与电源电压值的大小毫无关系,所以该测 量方法具有电源电压自补偿特性。
3.2 LCD液晶驱动显示电路
LCD显示电路可采用HT1621驱动,HT1621是128点内存映象和多功能的LCD驱动器。HT1621的软件配置特性使它适用于多种LCD 应用场合,包括LCD模块和显示子系统。用于连接主控制器和HT1621的管脚只有4或5条。此外,HT1621还有一个节电命令用于降低系统功耗。
用此LCD液晶驱动器可驱动4路公共端、1/3偏压比的4位液晶板。此驱动电路还具有待机功能。当系统进入待机模式后,驱动芯片和液晶板的总耗电量小于1μA(几乎为零)。
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