低功耗智能便携式温度测量仪的研究毕业设计.docx

西安工业高校北方信息工程学院本科毕业设计（论文）.题目：低功耗智能便携式温度测量仪的探讨一硬件设计系别：电子信息系专业：自动化班级:姓名：学号：指导老师：年月毕业设计（论文）任务书系别电子信息系号业自动化班级姓名学号1 .华业i殳i（论文）题H：低功耗日能便携武祝度测录仪的探讨一破件设计2 .题目背景和j义：温度测计花工农业牛.产、现代科学探讨及高新技术开发过"中是一个极支阳面用夔的测中项I1.现代电子检测技术正朝普K族成度、低功耗、UJ幅程以及数号化的方向发展，供统的指针式温度脂乐器已经嵬不上社会的发展篇求,国内外在便携式温度测此仪这方面的探讨及杭用也相节%,便携式如子设备的；£要指标之就是低功耗，低功耗是闰际上节能和绿色环保的要求，是全球化的热潮，本设计可达1.作5年不换电池的仪器，3秒刷新一次R相度比较高,价格比较低.3 .谀计（论文）的主要内容（埋工科含技术指标）：I依依系统结构的特点,提出总体设计方案:2设计本系统的硬件电路（包括，电源横块电路、单片机限制电路、键盘电礴显示电路报警电路等）,并对每个根块进行仿忒、调试：Mi度达到（）.2%：3健件电路板安装.调试4结合系统硬件设计和应用软件i殳计总体联合调试:4 .设计的基本要求及进度支配（含起始时间、设计地点）：工作方案进度支配:（I）I-3周，林本资料的在找，了解单片机、传学器等相关学问:（2）46周，探讨晚理设计及功能分析:（3）713烦，能妨给H1.系统t进的措施，并盼出硬件电路图:（4） 1415周，完成主要就分的电路图，并与软件系统整机伤口调试:（5） 1618周，撰写论父，完成毕业设计答辩。5.毕业设计（论文）的工作显要求试验时数*或实习（天数）：12!去图纸（幅面和张数）*：2ji其他要求：指导老师签名：年月日学生签名：年月日系教研室主任审批：隼月日说明：1本衣一式二份,一份由学生奘订入附件册,一份老师自留.2带*项可依据学科特点选埴.低功耗智能便携式温度测量仪的探讨一一硬件设计摘要温度测量是工农业生产、现代科学探讨及高新技术开发过程中一个极其一般而重要的测量项目。本论文探讨了一种低功耗智能便携式温度测量仪，该测温仪采纳PTI(MX)热电阻传感器，16位高集成度、超低功耗单片机MSP430F4250,充分利用单片机的相关技术、测温技术、报警技术、1.CD显示技术、串口技术，不但发挥了低功耗智能便携式温度测量仪的测温功能，而且还拥有报警与通信功能，手动或位功能运用户能随时测量温度的改变，超低功耗能够运用户不必担忧电能不足的问返。通过对系统的调试，试险结果证明该设计达到了预期Ii标，完成了系统的便携式和低功耗的要求.关健词：低功耗：温度测量仪：MSP430F4250；PT1.OOO1.ow-powerInte1.1.igencePortab1.eTemperatureMeasuringMeterHardwareDesignAbstractThetemperaturemeasurementisaVCrycomn)nandimportantmeasurementiteminindusrj,andagricu1.turer<x1.uction.Wha1.thispaperresearchisthe1.ow-powerconsumptioninte1.1.igencePonabIetemperaturemeasuringinstrument,thistemperaturenwasuringinstrumentusesthetherma1.resistancesensor,16x>sitionhighintegrationand1.owpowerconsumptionmono1.ithicintegratedcircuitMSP430F4250.thissystemmakefu1.1.useofmicrocontro1.1.ertechno1.ogy,thermometry,anda1.armtechno1.ogy.1.CDdisp1.ay,seria1.techniques,noton1.yp1.ayeda1.ow-powerinte1.1.igentportab1.etemperaturemeasurementtemperature,buta1.sohasa1.armandcommunicaiionfunctions,emanua1.resetfunctiona1.1.owstheuseab1.etomeasuretemperaturechangesatanytime,1.owpowerconsumptionenab1.esusersdonothavetoworryabouttheprob1.emofinsufficiente1.ectricity.Debuggingthesystem,theexperimenta1.resu1.tsdemonstrate(hatthedesignhasachieved(hedesiredgoa1.s,andcomp1.etesystemofportab1.eand1.owpowerrcquircmcn1.s.KeyWords:1.owpowerconsuniion;Temperaturemeasurementinstrument;MSP430F4250:PT1.ooO1 绪论O1.1 温度测册仪国内外探讨现状O1.2 本论文的意义及主要内容12低功耗智能便携式温度测量仪的总体方案22.1 低功耗智能便携式温度测量仪系统总体结构22.1.1 低功耗智能便携式温度测量仪结构框图22.1.2 低功耗智能便携式温度测量仪的各模块32.2 低功耗智能便携式温度测量仪工作过程描述43低功耗智能便携式温度测量仪的硬件设计63.1 胞片机限制电路63.2 电源模块73.3 复位与晶振模块83.4 信号处理模块93.5 显示模块12MSP430液晶驱动模块的主要特点12352液晶驱动方法133.5.31.CD限制器与1.CD_A限制器的比较13RT12864M汉字图形点阵液晶显示模块143.6 报警模块143.7 梃盘与1.ED灯模块153.8 串口通信模块163.9 降低功耗的硬件措施163.9.1 晶体管的性质163.9.2 选用低功耗单片机173.9.3 选用低功耗外国电路和器件173.9.4 选择低功耗的工作方式174试验调试184.1 低功耗智能便携式温度测量仪的PCB制作184.1.1 PCB板布局18PCB的布线184.2 低功耗智能便携式温度测量仪调试194.2.1 低功耗智能便携式湿度测量仪分析194.3 低功耗智能便携式温度测量仪改进方法195结论20参考文献21致谢22毕业设计（论文）学问产权声明23毕业设计（论文）独创性声明24附录1电路原理图25附录2电路PCB板261绪论1.1 温度测量仪国内外探讨现状仪器仪表在生产发展、科学探讨以及人们的日常生活中有着特别重要的作用。演若微型计算机技术及嵌入式系统的发展，仪器仪表朝着高集成度、低功耗、可编程以及数字化的方向发展，为了对传统仪器仪表进行更新换代，近些年各探时和运用单位正致力于智能仪表开发和应用工作U1.温度是关于物体冷热程度的度量，是自然界主要的物理量之一，而温度测量是工业、农业、国防和科研等部门最普遍的测地项目，温度在工农业生产、现代科学探讨及高新技术开发过程中是一个极其普遍而重要的测量参数，温度测量仪现已广泛应用于农业试验室，工业，环保，卫生防疫，仓储运输,博物馆，温室等象域，因此温度测量技术的探讨是个很重要的课题。温度是表征物体冷热程度的参数，它不能像质量，长度那样用干脆比较的法来获得量值，只能通过物质与温度有关的其它物理性质来测量它，例如物体体积、粘度、电导率等。温度测址是通过温度传感器来实现的，温度测量的过程就是通过温度传感将被测对象的温度位转换成电或其它形式的信号，传递给信号处理电路进行信号处理转换成温度值显示出来。般的温度测量仪涔通常都是由温度传感器和信号处理这两部分组成的，具备检测以及显示两个功能。对于简洁的温度测量仪说，检测和显示这两部分是连在一起的，例如水银温度计，但是在较为困雄的度测量仪中则分成独立的两个部分，中间用导线联接起来，例如热电阻或电偶是检测部分，而相应的指示和记录仪表是显示部分。依据对物体测量的不同方式，温度测量:仪可以分为接触式和非接触式两大型.在测量湿度的时候，测温仪检测部分假如干脆与被测介质干脆接触的则为接触式温度测显仪：假如检测部分没有与被测介侦干脆接触，则称为非接触温度量仪。社会的快速发展，使得温度测量的要求也越来越高，目前市场上出现了各种各样的便携式温度测量仪，能满意不同测温须要。随着电子器件的不断发展便携式数字温度测量仪己渐渐得到应用，由于它配有各种样式的热电偶和热电探头，运用时比较便利敏捷：另外，便携式红外辐射温度计的发展也很快速，装有微处理器的便携式红外辐射温度计具有存贮和计算的功能，能显示个被测表面的多处温度，或一个点温度多次测量平均温度、域高温度和最低温度等不同的参数。此外，还有多种其它类型的温度测量仪，例如用品体管测温元件和光导纤维测温元件构成的仪表：采纳热象扫描方式的热象仪，可干脆拍摄和显示被测物体温度场的热象图，可用于检杳大型炉体、发动机等的表面温度分布；另外还有利用激光，测量物体温度分布的温度测量仪耦等。1.2 本论文的意义及主要内容本论文的意义在于温度测量在工农业生产、现代科学探讨及高新技术开发过程中是一个极其普遍而IIi要的测量项目。现代电子检测技术正朝着裔集成度、低功耗、可编程以及数字化的方向发屣，传统的指针式温度指示器已经跟不上社会的发展需求国内外在便携式温度测量仪这方面的探讨及应用也相当多，便携式电子设备的揖要指标之一就是低功耗，低功耗是国际上节能和绿色环保的要求，是全球化的热潮，经过对市面上现有智能便携式测温仪的了解，发觉测温仪功耗基本都在180W以上，大部分只能做到工作3年不换电池，假如工作5年不换电池的仪器基本都是3杪刷新一次，或者须要通过系统自动关机才能实现长时工作，而且精度比较低，价格比较高。本论文探讨了一种超低功耗智能便携式湿度测量仪，该测温仪采纳热电PT100o传感器，16位高集成度、超低功耗单片机MSP430F4250,实现对温度信号的采集和处理。通过选用低功耗元件和软件的优化,使得系统总体功耗变得特别低：统限制在每秒刷新一次，功耗小于90W,3V电池供电，工作电流小于30两工作5年不需更换电池;而且测温范用宽-200.(rC850QC,精度达到0.2%,且稳定度高。本论文主要介绍了一种应用钠热电阻传感器，16位高集成度、超低功耗单片机MSP430F4250.实现对湿度信号的采集和处理的超低功耗智能便携式温度测盘仪。第1章介绍了温度测量仪发呈现状及本课题主要内容。第2章介绍低功耗智能便携式温度测量仪的总体方案。第3章分析了低功耗智能便携式温度测量仪的硬件设计的各个模块。第4章分析了试验调试结果分析以及须要改进的地方。第5章给出了结论和展望。2低功耗智能便携式温度测量仪的总体方案2.1 低功耗智能便携式温度测量仪系统总体结构本论文以单片机为中心，以低功耗为目的对阻度进行检测。设计前先确定系统CPU的类型，而在超低功耗方面CPU的选择，MSP430单片机是T1.公司1996年起先推向市场的超低功耗微处理器,另外他还集成了许多模块功能，从而使得用一片MSP430芯片可以完成多片芯片才能完成的功能，大大缩小了产品的体积与成本。如今，MSP本O单片机已经用于各个领域,尤其是仪器仪表、监测、医疗器械以及汽车电子等领域.2.1.1 低功耗智能便携式温度测量仪结构框图如图2.1所示，该图为低功耗智能便携式温度测量仪系统结构框图。电源晶振I-.位机1.CD显示报1.ED警灯键盘输入图2.1系统结构框图(1)单片机I便携式智能设法体积小，重量轻，从电路的角度看，自然要求设备电路简洁,功耗低,功能满意要求。为了实现智能化，在设计电路方案时，般都会运用单片微型计算机，简称单片机。.单片机品种多，功能强,牢苑性高.可以满意智能设备的多种须要。现在单片机越来越广泛采纳CMOS工艺，使功耗更是大幅度下降，应用较多的低功耗单片机有:Intc1.公司80C3I/80C5I/87C5I.80CI96：ATME1.公司的AT891.V5X系列：MiCnKhiP公司的PIC系列等，T1.公司的MSP430系列,其中有些单片机的功耗特别低，例如施州仪器(TI)公司生产的MSP430系列单片机。MSP430系列单片机功耗超低,是的16位的RISC混介信号处理器.该单片机中断源较多,并且可以I®意嵌套，运用起来敏徒便利。当系统处于省电的备用状态时，用中断恳求将它唤醒只须要616的时间。MSP430系列单片机采纳的是1.83.6V的电源电压。在IMHZ的时钟条件下运行时，芯片的耗电电流在200400A左右，时钟关断模式下最低功耗只有011A，由于系统运行时打开的功能模块不同，即采纳不同的工作模式，芯片的功耗有者显著的不同。在系统中共有种活动模式(AM)和五种低功耗模式(1.pMO1.PM4).在等待方式下耗电为0.7叫在节电方式下，最低可达().1处可见MSP430系列单片机功耗特殊小，是低功耗微处理器的典型。(2)电源：智能便携式电子设备一般要求便于携带，所以要重量轻而且体积小，因此一般不用沟通供电。由于它显示通常采纳1.CD液晶显示器，电路一般选用功耗特别低的CMOS集成电路，因而整个系统功耗特别小，可以采纳电池为系统供电。(3)晶摞：为单片机正常工作供应稳定的时钟信号，晶振是构成单片机最小系统的成员之一，本系统采纳12M晶振。(4)复位：使单片机能够从程序起先重新运行，本系统采纳手动更位，人为的限制单片机的复位，同时更位也是构成单片机最小系统的组成部分。(5)温度传感叁，在工业测温领域中，常用的温度传感器有热电偶、热电阻、热敏电Ri温度传感器“热电式传感器是利用转换元件电感参量随温度改变的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装身。将温度改变转换为电阻改变的称为热电阻传感器：将温度改变转换为热电势改变的称为热电偶传感器。本课题选用的传感器是热电阻PTIO温度传感器。(6)信号放大电路：利用具有放大功能的电子电路，将微弱的电流或电压等信号放大处理，转换成我们所须要的值，这里是使温度传感器的小电流信号得以放大供单片机运用。由于由温度传感器将温度信号转换为电信号,信号很微弱.须要进行放大才能供应单片机，(7)1.CD显示：常常运用的1.ED由于体积大和功耗方面的缘由已经不能满意人们特定的须要，而越来越多地运用液晶1.CD。液晶显示器的原理是利用液晶的物理特性，通电时导通，排列变得有秩序，使光线简洁通过：不通电时排列混乱，阻挡光线通过.通过和不通过的组合就可以在屏幕上显示出图像来。由于液晶是通过环境光来显示信息的,液晶本身不生动发光，所以液晶功耗很低，更加适合于单.片机低功耗系统。选用低功耗的液晶显示器1.CD作为显示器件,该显示落的优点是工作电压低、微功耗、运用便利(体积小、外形薄、平板式显示),是便携式智能设备显示器件的首选。该系统中的显示器主要是显示温度的测量值，假如有可能还可以增加时间模块，该显示屏同时显示时间W1.(8)报警，当电源电压低丁系统所须要的最低电压时系统会自动提示更换电池的报警：温度超过温度传感罂的测量范用时，系统也会自动报警，否则会损坏温度传感器甚至整个系统.当出现以上状况时，报警器的蜂鸣器会发出声音，提示我们实行相应的措施。(9)健盘：键盘的作用是发送吩咐以确定对温度进行测量或对单片机进行友位，本系统给予四个按键，当须要更位时按下更位键，系统重:新回到初始状态，当须要测fi温度时按下测量键.系统对温度进行测量，为了削减电量的消耗，不用时可以关闭该系统，最终个按键可以用作系统扩展模块。(10)串口：小行接口是种可以将接受来自CPU的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接受的串行数据流转换为并行的数据字符供应CPU的器件。串口使该系统与上位机相连进行数据传输，当系统对温度进行测量时，可以将测量的结果传给上位机，更好的对温度进行限制。(I1.)1.EDf1.-t指示单片机的工作状态,本系统采纳4个1.ED指示灯，该系统的1.ED指示灯与键盘是对应的，当按下匆位键时，对应到夏位灯会亮起,当按下测量键时，相应的测员灯会亮起，当出现报警时,报警灯会不停的闪耀。当系统处于关闭状态时全部的灯都火，这样才能更好的了解系统的工作状态。2.2低功耗智能便携式温度测量仪工作过程描述本论文以单片机为中心，以低功耗为目的对温度进行检测.单片机要正常工作，必需有电源、晶振、复位,构成单片机工作所需的最小系统，否则单片机就不能工作。温度传感涔将外界的温度信号转换为电信号，经过放大电路将信号进行放大并输入单片机，这步是必需的，否则输入堆片机的信号时无用的。雎片机自带A/D转换模块，这样不必增加A/D转换模块，该模块将信号进行A,D转换，变换成单片机能够处理的数字信号，因为单片机是不识别模拟信号的。再经过单片机的运算将温度输出到1.CD显示解幕上。单片机的运道时消耗电能最多的部分，想要从根本上降低整个系统的功耗，就必需降低单片机的功耗，因此在选择单片机时特别关键，既要满意系统的要求，又要符合实际状况，所以选择MSP430系列单片机。系统工作时会不停的扫描键楸，检杳键楸是否有按下的键。当键盘按下复位键时，系统检测到该链按下时，相应的1.ED灯会亮，单片机进行灯位,当不须要系统工作时，按下关闭键，系统检测到该键按下时,单片机就会停止工作。对于按键的枪测，要加上去抖措施,否则系统会出错，因为单片机工作时间都是纳秒与亳杪的级别，人的反应时间至少要0.2秒，时间差距大，现实过程中也会不当心遇到按键，正常按下按键应持续数十兆秒的稳定。去抖可以有硬件去抖和软件去抖，硬件主要是利用电容的缓慢放电与按健并联或用触发器来消抖，但利用软件消抖效果会更好。当单片机的电压低于单片机所须要的最低电压时或测量温度超过传感器的测量范困时，报警器会相应的报警，给我们做出提示，若缺少这个模块,系统会不正常工作或烧坏系统的元器件.单片机的串口通信可以与上位机进行通信，便于更好的利用温度值记录温度的实时改变。依据硬件结构框图，设计了各个模块的硬件电路图。在Pme1.99se软件画了系统的硬件电路图，并且进行了电器猊则检杳。3.1 单片机限制电路单片机限制电路图如图3.1所示。RST-5-TDOT11P54.COM3TDHf1.KP53.COM2TMS1.j5.2.COMITCKCOM)RSTTNMP2.(KSI3DVCCP2.1.SI2W*P2.26IIXINP2.3SIOXOirrP2.4,'S9黑"MSW.WW25O詈WAVccP2.aS7WefP2.7/S6RS.O'AO+S5ft.A0-P5.7/S4R6.2AI÷P5.6'S3P6.3AI-P5AS2R6.4PS.QS1.P6.5P5,1.SOP6.61.CDCAPkR23R6.71.CDREF*13PI.7A2+P1.OTAOPI6A2P1.IAMC1.KP1.5JrAC1.K'AC1.KA3*PI.2AI/.M-P1.4A3DAC0P1.31TA2.,A448C1.47C246C345C444C5DVc643C6DVS742C7X1.«41CSXO940C9AVIIO39CIOAV2113SC1.1.Vrc1.12371.1.T1.13361.2T214351.3K1.15341.4K21633K31732K418311920T330292SM1.27M22625图3.1单片机限制电路图（I）MSP430系列单片机主要特点：低电源电压范围，1.836V,超低功耗，高速的运算实力，16位RISC架构，125ns指令周期：多通道10-14位A/D转换疑、双路12位D/A转换器、比较器、液晶驱动器、电源电压检测、串行口SART（以RT/SPI）,硬件乘法器、看门狗定时器、多个16位、8位定时器（可进行捕获，比较，PWM输出）、DMA限制器：F1.ASH存储器，不须要额外的高电压就在运行中由程序限制写擦除和段的擦除：MSp430芯片上包括JTAG接口,仿真调试通过一个简洁的JTAG接口转换器就可以便利的实现如设置断点、单步执行、读写寄存黯等调试：快速敏捷的变成方式，可通过JTAG和BS1.两种方式向CPU内装在程序。应用MSP430系列单片机构建应用系统，进行总体设计时要考虑选型的问题，选择MSP430系统单片机型号应当遵循以下原则：a.选择最简洁实现设计目标而且性能/价格比高的机型：b.在研制任务重，时间紧的状况卜.，首选熟识的机型；C.欲选的机型在市场上有稔定足筋的货源。MSP430系列的F1.ASH型单片机在系统设计、开发调试及实际应用上都具有显著优势，使应用程序升级和代码改进更为便利，成为国内应用的主流机型。其存储器模块是目前业界全部内部集成F1.ASH存储器产品中能耗最低的种，消耗功率仅为其他采纳F1.SH存储器的微限制器的1/5。F1.ASH的主要优点是结构简洁，集成密度大，点可擦写，成本低。由于F1.ASH可以局部擦除，且写入、擦除次数可达数万次以上，从而使开发微限制器不再须要昂贵的专用仿真器。依据须要，在MSP430系列中选定MSP430F4250这款单片机”叫(2) MSP430与外围设备的接线介绍单片机的RST引脚为发位引脚，所以该引脚与手动左位设备相连，低电平有效：单片机的DVCc、DVSS为数字电源的正负，AVssxAVcc,Vref为模拟电源的正负和模拟参考电压。这五个引脚共同构成了单片机的供电系统，为单片机供应电能，保证单片机正常工作；单片机的XIN.XOUT为单片机的晶振引脚，外部供应的晶振与该引脚相接,为单片机供应精确的时钟信号：单片机的P60Ao+、P6.1/A04I脚为模拟输入，从传感器传过来的信号为模拟信号由此引脚输入，P1.4/A3-/DAC0该引脚为A/D转换引脚：单片机自带该模块，要进行数模转换，所以要接该引脚。单片机的P64P67作为通用1/0口，与外围的键盘模块相接；单片机的COMoC0M3、P2.0P2.6这I1.个引脚与单片机的1.CD显示屏相连，用来显示经过单片机处理的温度结果：单片机的P2.7、P55P5.7作为通用I/O与1.ED灯相连，用来指示单片机的工作状态；单片机的P5.0也是作为通用I/O口与报警模块相连，供系统报警：单片机的P1.O与P1.I与外围的串口相连,用来使单片机与上位机进行通信。3.2 电源模块如图3.2所示，单片机的电源模块。(1)系段的电压选择系统功耗与系统供电电压有亲密的关系，般成正比，所以供电电压越高，系统功耗也就越大。因为便携式智能设备通常是由电池供电，故应尽量采纳低电压供电，这样即有利于削减系统的功耗，又能用便利的电池供电。这样才能符合设计的要求。VCC图3.2电源电略(2)低功耗智能便携式电子设备的电源供应智能便携式电子设饴殷要求便于携带，所以要重量轻而I1.体积小，因此般不用沟通供电。由于它显示通常采纳1.CD液晶显示器，单片机选用超低功耗,把器件的功耗都尽可能的降低到最小，因而整个系统功耗特别小，可以采纳电池为系统供电。综上所述，该系统采纳3号电池为整个系统供电是最佳的，是可以实现的.3.3 复位与晶振模块如图3.3所示，单片机的复位模块与晶振模块。图3.3双位与晶振电路图图3.2和图3.3构成单片机的最小系统，可以保证单片机正常工作。图3.3左为单片机的手动夏位电路，RST与单片机的RST相连，当单片机工作时须要史位时，按下S5,电容这时已经放电，电容通过S5形成回路，放电，这时单片机虹位端为低电平，经过一段时间单片机更位。图3.3右为单片机的晶振电路。外接晶振可以为单片机供应精度很高的系统时钟频率。晶振的频率必需与电容相匹配，否则供应的时钟信号不准。该引脚与单片机的XIN、XoUT相连，这里采纳I2M的晶振为单片机供应精确的时钟信号。3.4 信号处理模块如图3.4所示，雎片机的信号处理模块，a.传感器图3.4的最左端为温度传感器PT100O,在工业测温领域中，常用的温度传感器有热电偶、热电阻、热敏电阻温度传感器“热电式传感泯是利用转换元件电腋参量随温度改变的特性，对温度和与湿度有关的参量进行检测的装置.将温度改变转换为电阻改变的称为热电阻传感器：将温度改变转换为热电势改变的称为热电此外，还有多种其它类型的温度测量仪，例如用晶体管测温元件和光导纤维测温传感器。T图3.4信号处理电路图热电阻传感器：热电阻是中低温区最常用的一种温度检测涔。它的主要特点是测量精度高，性能稳定，其中钿热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。(1)饴电阻.钠易于提纯，在高温柔氧化性介质中物理化学性侦积定，电阻率较大,能耐较高的温度：制成的钠电阻输出一输入特性接近线性。珀电阻的电阻值与温度之间的关系:0-85(TCK=&(1+4+8/)(3.1)-200-O0C/?,=/?I+4r+/?/2+C(-I(X)f3(3.2)铀电阻制成的温度计，除作温度标准外，还广泛应用丁高精度的工业测疥.由丁书I为发金属，一般在测fit精度要求不高和测温范围较小时，均采纳铜电阻。(2)铜电阻铜在-501.50C范用内铜电阻化学、物理性能稳定，输出输入特性接近线性，价格低廉。当温度高于Io(TC时易被氧化，因此适用于温度较低和没有浸蚀性的介质中工作。(3)其他热电阻锲运用温度范围是-5O1(XC和-5O15OC.,但目前应用较少，锲非线性严岐，材料提取也困难。但灵敏度都较高，稳定性好，在自动恒温柔温度补偿方面的应用较多。僧电阻相宜在-269258C温度范围内运用，测温精度高，灵敏度是伯电阻的IO倍，但是复现性差。综合上述特点我们选用能电阻。钠电阻的电阻值与温度之间的关系可以用以下公式描述：凡=叫J1.+/V+8/'+Ca-I(X)r'J(3.3)温度t在-2OO85(rC.A=3.9083X1.O-3CC-'),B=-5.847x1.OfC1),当t>O"C时,C=0：<0°C时,C=-4.183×IO-12CC-*).依据欧姆定律V=IR,假如其中【就是流过粕电阻的电流，V是珀电阻两端的电压，R是钠电阻的电阻值，I是由CPU供应应销电阻的，I越大,系统功耗越大，V是系统要采集的信号，当I肯定时，V越大那么抗干扰性能就越好，因为某一个特定的干扰信号的幅值是肯定的，当V变大时，干扰信号与其比值就变小，所以抗干扰实力就高因此选用PT1.OOO.因为它产生同样大的信号流过的电流比PT100小IO倍，也就是说，在采样时，同样大小的电压信号，须要的电流比PT100小得多，所以可以降低功耗，其测量范围为-200C+850'C.而且PTIO()O稳定性好，可以采纳软件措施进行非线性补偿。选用热电偶传感器同样可实现低功耗，其精度比PT1.oOO差，但测证温度值比较而，一般5(X)度以上选用热电偶测才.如图3.4,信号放大电路，温度传感错将温度转换为小电压信号，然后传给信号放大电路，放大电路的放大倍数为2k3k+1.=5,放大电路将信号放大后，传给单片机，单片机自带AD转换模块，信号只有经过AQ转换将模拟信号转换成数字信号，单片机才能处理U叫b.A/D转换器A/D转换器是将模拟电压或电潦转换成数字量的器件或设备，它是模拟系统与数字系统或计算机之间的接口。A/D转换的实现方法有多种，用不同的方法实现的A/D转换器具有不同的特性。A/D转换器的主要技术指标：(1)辨别率，对于A/D转换器来说，辨别率表示输出数字量改变一个相邻数码时，输入的模拟电压改变用.详细定义为满员程电压匕W与2"之比值，其中n就是A/D转换器的位数。例如：12位的ADC能够辨别出满刻度的1/2'叫或满刻度的0.24%。所以个12位ADC的满刻度为10V,那么该ADC能够辨别出的输入电压改变的最少值为24mV。由于ADC辞别率的凹凸取决于位数的多少，所以通常也以ADC的位数来表示辨别率。(2)木化误差，量化误差是由A,，D转换器的有限辨别率而引起的误差。假如不计其它误差，一个辨别率有限的A/D转换泯的阶梯状转移特性曲线，它辨别率无限的A/D转换器转换特性曲线(直线)之间的最大偏差，我们将其称为量化偏差。对于在零刻度处有1/21.SB偏移的A/D转换器的量化误差为土1/21.SB,没仃加入偏移量A/D转换器的量化误差为.I1.SB。.(3)转换速率：A/D转换器的转换率就是在保证转换精度时，能够IR复进行数据转换的速度，也就是每秒转换的次数(MSPS=兆次/秒)。转换时间是完成一次A/D转换所须要的时间，它是转换速率的倒数网.C.SD16_A介绍(1) SD16_A的结构目前MSP430F42X0和F2OX3系列含有SD16_A模块，SD1.6_A是单通道多路选择的16位Sigma-ddia模/数转换模块，具有高阻抗输入缓存内部参考电压、内置,温度传感器。转换器基于二阶过采样sigma-de1.ta的调制和数字抽取波波器。抽取泄波器是可选过采样率(上至1024)的梳形/波黑。附加的泄波可用软件实现。(2) SD16.A的特征1) 16位sigma-de1.ta架构：2) AVcc测量;318个且用的差分模拟输入：4)软件可选的片上参考电压的产生：5)软件可选的内部或外部参考电压：6)内置温度传感：7)3()KHz-IJMHz的谢制落输入频率：8)高阻抗输入缓存(MSP430F42X0没有此特性：9)可选的低功耗转换模式；10)高达1024过采样。3.5显示模块如图3.5所示，单片机的显示模块.在MSP43O系列单片机中，MSP430F4XX系列片内具有段式液晶驱动模块。MSP430X42X0和MSP430FG46XX系列内具有1.CD_A限制器。在液晶驱动电路中，液晶等效为电容，两个电极板分别为公共极与段极.公共极由CoM信号驱动，段极由SEG信号欢动。VCCRT1.2864MIVSSVDDVORSRJWEDBODBIDB2DB3DB4DB5DB6DB7PSBNC/RSTVOU'1.EDK1.EDA23UI4225C36C47CSCW：710?8II912J1(13'!1)4151617-1819-20b_1.CDVCC图3.51.CD显示通路图MSP430液晶驱动模块的主要特点a.具有显示缓存器：b.所需的SEG、CoM信号自动产生：c.4种驱动方法：d.多种扫描频率；e.段输出端口可以切换为通常输出端口：£显示缓存器可作为般存储器：g.用AC1.K经BaSiCTimer产生频率。352液晶驱动方法MSP430液晶驱动模块有4种驱动方法，分别为静态驱动、2MUX驱动、3MUX驱动以及4MUX驱动。特点如表3I所列：表3.1液晶驱动特点方法公共极引脚数每引脚驱动液晶段数须要引脚总数静态II1+须要驱动段数2MUX222+须要驱动段数/23MUX333+须要驱动段数/34MUX444+须要驱动段数/4静态驶动方法，除了公共极须要1个引脚,驱动的每段还各须要个引脚。假如设计中涉及许多段数，就须要占用众多引脚为了削减引脚个数，可以依据须要选择多路驱动方法：2MUX驱动、3MUX驱动、4MUX驱动方法。增加公共极个数，可以极大地削减引脚数，须要驱动段数越多，效果越明显。如要显示80段，冷态驱动、2MUX驱动、3MUX驱动、4MUX驱动下所须要的引脚数依次为81、42、30和24个。不管是选用那种驱动方法，假如自己用单片机通过软件干脆来驱动1.CD.也很麻烦，所以尽量选用CPU本身有1.CD限制蹲来耶动1.CD:这样程序会变得很简洁，同时也能降低系统功耗1期。3531.CD限制器与1.CD-A限制器的比较1.CD_A限制器是MSP430新模块,目前MSP430X42X0和MSP430FG46XX系列具有1.CD-A限制器。a. 1.CD限制器与1.cD-A限制器的共性(I)具有超低功耗特：(2)自动产生S和COM所需佶号;(3)4/33多路复用：(4)最多显示160段：(5)相同的显示缓存结构和操作方法：(6)段和UO引脚的功能选择。b. 1.CD-A限制卷区分于1.CD限制卷的方面(I)目前只存在于MSP430X42XO和MSP430FG46XX系列中：(2)内部稔压发生器；(3)内部或外部偏置生成，可实现较小的封装：（4）内部超低功耗充电泵设计，在低VCC状况卜.也能限制1.CD的对比度：（5）3或4多路复用的1/2偏置；（6）内部时钟发生器；（7）不须要基本定时器.，从两者的限制器结构可以知道：1.CD_A限制潜内部集成了ChargePUmP可以用于产生1.CD驱动的偏用,进行对比度调整.能够进步削减系统所须要的外部器件。1.CD-A限制器内部有时钟发生器，不再须要基本定时器。354RT12864M汉字图形点阵液晶显示模块RTI2864M可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）e主要技术参数和显示特性：I）电源:VDD3.3V5V（内更升压电路,无需负压）：2显示内容：128列X64行：3）显示颜色：黄绿：4）显示角度：6：OO钟直视：5）1.CD类型：STN：6）与MCU接口：8位或4位并行Z3位串行：7）配置1.ED背光：8）多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。3.6 报警模块单片机的报警电路如图3.6所示。图3.6报警电路图由图3.6可知,当单片机输出高电平常,三极管导通，蜂鸣器发声，当单片机输出低电平常，三极管关断，蜂鸣器不发声.当系统电压不足或是测M的范用超过肯定的范围时，蜂呜器才会发声。电路可采纳单电源供电.该模块的引脚与单片机