MSP430F單片機(jī)設(shè)計(jì)的超低功耗電子溫度計(jì)方案

　　4 軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 電源管理軟件的低功耗設(shè)計(jì)

　　要想最大效率地利用電池的能量，延長(zhǎng)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(chǔ)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(nèi)部的基本模塊都有各自的電源開關(guān)，只有在使用時(shí)才打開。因此，進(jìn)行溫度采樣時(shí)，可通過軟件啟動(dòng)定時(shí)器Timer_a，開始捕獲;采樣結(jié)束時(shí)，再通過軟件關(guān)閉定時(shí)器，禁止捕獲;

　　(2)由于溫度屬時(shí)慢變參數(shù)，因此，溫度的采集應(yīng)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(shù)據(jù)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(duì)CPU狀態(tài)進(jìn)行智能化管理。MSP430單片機(jī)具有LMPO～LMP4等5種低功耗模式(LMP的序號(hào)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(zhuǎn)換時(shí)間小于6μs。

　　(4)為了降低電流消耗，可在溫度檢測(cè)電路里用3根I/O口線.并使其平時(shí)均處于高阻態(tài)，而在數(shù)據(jù)采集過程中，再通過CPU將相應(yīng)的口線切換到輸出狀態(tài)。

　　4.2軟件程序

　　本系統(tǒng)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(jī)的初始化以及等待中斷。定時(shí)中斷服務(wù)程序包括測(cè)量用的定時(shí)充電程 序、數(shù)據(jù)處理子程序以及放電時(shí)間測(cè)量程序等。其放電時(shí)間測(cè)量程序流程圖如圖3所示。被測(cè)電阻的測(cè)量精度取決于放電時(shí)間的測(cè)量周期數(shù)，例如，當(dāng)所需分辨率為 10位時(shí)，可設(shè)置計(jì)數(shù)器的最大值為1024個(gè)測(cè)量周期。

　　MSP430的工作模式可通過模塊的智能化運(yùn)行管理軟件和CPU的優(yōu)化狀態(tài)組合來支持超低功耗的各種要求。主要是使系統(tǒng)中的單片機(jī)工作時(shí)處于激活模式，工作間隙則將其設(shè)定為低功耗模式，以降低系統(tǒng)功耗。

　　5 系統(tǒng)測(cè)試

　　5.1測(cè)試方法

　　根據(jù)環(huán)境要求，對(duì)本系統(tǒng)的測(cè)試可反復(fù)在不同溫度環(huán)境中進(jìn)行，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)誤差調(diào)整軟件和硬件來進(jìn)行校準(zhǔn)。溫度可采用按度對(duì)照校準(zhǔn)的方法來測(cè)量。

　　5.2誤差分析

　　本測(cè)試所使用的儀器包括計(jì)算機(jī)、EZ430編程器、示波器、精密數(shù)字電流表、數(shù)字萬用表、溫度計(jì)和秒表等。

　　在超低功耗的實(shí)現(xiàn)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(jī)模式，并可優(yōu)化軟件運(yùn)行，以使整機(jī)功耗完全達(dá)到最低。

　　6 結(jié)束語

　　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(diào)組件少，工作穩(wěn)定可靠。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想對(duì)超低功耗、微型便攜式的智能化檢測(cè)儀表的研究和開發(fā)具有一定的參考價(jià)值。