基于SPCE061A的超低功耗电子温度计设计

该设计用于参加我们电子的生产竞赛。 其设计的基本要求是制造超低功耗电子温度计，可以显示温度和时间。 要求系统温度误差小于0.5℃，静态功耗小于5μ；W 1.总体设计方案可以根据主题的设计要求，在硬件选择和软件编程方面降低功耗。 该系统可分为控制模块、温度测量模块、时间模块、驱动显示模块、温度控制和通信模块等。整个框图如图1所示。各模块的实现方案如下:1.1控制模块采用SPCE061A单片机 SPCE061A是一款16位单片机，静态功耗为2μ；W 单片机具有一键唤醒功能，需要时可以进入睡眠状态，有效节能；并且未使用的端口可以被设置成输出状态，从而进一步降低功耗 时钟频率可以根据需要修改。 系统的默认时钟为24.756.MHz，中央处理器时钟可以选择为fosc、fosc/2、fosc/4、fosc/8、fosc/16、fosc/32、fosc/64。降低中央处理器时钟频率可以有效降低功耗，但会降低系统效率，可以根据需要选择。 1.2显示模块采用6位液晶数字显示玻璃HT1621D，能够满足低功耗的要求。 1.3时钟模块采用低功耗实时时钟芯片DS1302实现时钟。 DS1302芯片可以高精度自动计数秒、分、小时、天、周、月、年和闰年。数据暂存区采用8字节暂存随机存取存储器，工作电压在2.5 ~ 5.5V范围内，2.5V时功耗小于300纳。 1.4温度测量模块采用数字温度传感器DS18B20 这种传感器是a 数字型传感器，只需要一条数据线进行数据传输。与单片机连接很容易。它可以省去a/d模块，降低硬件成本，简化系统电路。 另外，DS18B20测温范围为-55 ~+125℃，固有测温分辨率为0.5℃，具有测量范围宽、测量精度高的优点。 1.5通信模块MAX 232芯片是一种广泛使用的电平转换装置，可以为RS232端口提供双向电平转换 总之，该设计的具体框图如图2所示。 2.系统硬件设计2.1单片机系统是整个硬件系统的核心。不仅是控制器协调整个机器的工作，而且是数据处理器。 凌阳SPCE061A的采用将不再详细描述。 2.2单片机与液晶显示器之间的接口为128段(32次；4)内置存储器的多功能液晶驱动器可以驱动多段液晶字符，这是它的主要特点。同时，它还包含节能命令，以有效降低自身功耗 工作电压为2.4 ~ 5.2V，组态方式由软件调节。VLCD引脚可以调节液晶显示器的工作电压。 zui的特点是玻璃面板显示器功耗低。 具体电路如图3所示。 2.3温度传感器电路DS18B20温度传感器是美国达利半导体zui新推出的改进型智能温度传感器。它可以直接读取测量温度，并可以根据实际需要通过简单编程实现9 ~ 12b 数字值的读取模式 电路图如图4所示。 2.4 DS1302接口使用DS1302作为主计时芯片。为了提高定时精度，更重要的是DS 1302可以在小的备用电源下继续定时，并且可以选择充电电流以编程方式对备用电源充电，这可以确保备用电源基本上不耗电。 具体电路如图5所示 2.5温度控制模块系统通过控制继电器线圈的通电和断电来加热或冷却相应的温度控制系统，将测量的温度与设定值进行比较，并发出相应的控制指令 如果温度误差为0.5℃，大约需要10分钟才能满足要求。 控制电路如图6所示 加热和冷却之间的切换是通过继电器的触点实现的。 2.6通信模块系统可以与PC机的RS232端口通信。RS232电平转换芯片采用MAX232，与SPCE061A的连接如图7所示。 计算机可以存储和调用测量的温度值，PC机的通讯可视界面可以显示特定时间的温度值，温度随时间的变化可以用曲线显示。 通信接口如图8所示 3.系统的软件设计3.1如果主要程序是为了降低系统的功耗，软件也起着重要的作用。 总线上几乎每个芯片的访问和每个信号的转换几乎都是由软件控制的。如果软件能够减少外部存储器的访问时间并及时响应中断，它将大大降低功耗。 系统主程序首先初始化系统，包括设置定时器、中断和端口 图9是系统的主要流程图 3.2读取温度子程序读取温度子程序的主要功能是读取RAM中的9个字节。读取过程中需要进行循环冗余校验，当校验出现错误时，不会重写温度数据。 程序流程图如图10所示。 3.3时间调整程序使用三个调整按钮来调整时间，一个用于换档控制，另两个用于加法和减法。分别定义了控制按钮、加法按钮和减法按钮。 在调整时间的过程中，要调整的位应该不同于其他位，所以增加了闪烁功能，即要调整的位闪烁，直到下一位被调整。 闪烁原理是每隔一定时间，比如50毫秒，关闭一个要调节的开关。 计时器是用来计时的。当溢出达到50ms时，它将向该位发送消隐符号。下次溢出时，它会一次又一次发送正常显示的值，直到该位的调整完成。此时，它将向该位发送正常显示的值，并进入下一个调整闪烁程序。时间调整程序的流程图如图11所示 4.测试数据和结果分析4.1测试仪器室温计(1℃)，61系列模拟器，HP34401A数字万用表 4.2硬件调试(1)硬件调试时，首先检查焊接质量是否符合要求，导线之间是否有虚焊点和短路或开路。 然后用万用表测试或通电测试。测试正确后，通电检查液晶显示器的亮度。一般情况下，采用4 ~ 5.5v的背光电压可以获得满意的效果 (2) DS1302只有3根导线连接到单片机，易于检查。它主要检查DS 1302引脚是否连接到晶体振荡器和电源 (3) DS18B20在温度测量程序设计中，将温度指令发送给DS18B20进行转换后，程序必须等待DS18B20的返回信号，一旦线路坏了或断了，就会陷入死循环，所以线路必须检查清楚。 4.3软件调试软件调试以子程序为单位逐一进行，zui后实时调试与硬件相结合 子程序调试包括:DS1302定时、读写程序和显示程序；SPCE061A读写程序；DS18B20读取温度子程序和温度转换命令子程序；计算温度子程序，显示数据 4.4试验结果分析和试验结果见表1和表2 由于DS1302用作计时器，因此其计时精度相对较高。 与万年历相比，用这种方法制成的成品几乎没有误差。 DS18B20的误差指数在0.5℃以内，完全适用于一般场合。 功耗测试结果表明，静态功耗满足设计要求。 5.结论系统采用凌阳SPCE061A单片机和DS18B20等低功耗设备。经过测试，系统静态功耗低于给定的zui小值，实现了温度值的显示和处理，实现了温度控制，时间显示准确。 该系统性价比较高，具有很好的推广应用价值。

“基于SPCE061A的超低功耗电子温度计设计 ”本文地址，转载请勿删除！http://www.wdj114.com/gynews/1568.html