西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目低功耗智能便攜式溫度測量儀的研究硬件設(shè)計(jì)系別電子信息系專業(yè)自動化班級姓名學(xué)號指導(dǎo)教師年月低功耗智能便攜式溫度測量儀的研究硬件設(shè)計(jì)摘要溫度測量是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學(xué)研究及高新技術(shù)開發(fā)過程中一個極其普通而重要的測量項(xiàng)目。本論文研究了一種低功耗智能便攜式溫度測量儀，該測溫儀采用PT1000熱電阻傳感器，16位高集成度、超低功耗單片機(jī)MSP430F4250，充分利用單片機(jī)的相關(guān)技術(shù)、測溫技術(shù)、報警技術(shù)、LCD顯示技術(shù)、串口技術(shù)，不但發(fā)揮了低功耗智能便攜式溫度測量儀的測溫功能，而且還擁有報警與通信功能，手動復(fù)位功能使用戶能隨時測量溫度的變化，超低功耗能夠使用戶不必?fù)?dān)心電能不足的問題。通過對系統(tǒng)的調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，完成了系統(tǒng)的便攜式和低功耗的要求。關(guān)鍵詞低功耗；溫度測量儀；MSP430F4250；PT1000LOWPOWERINTELLIGENCEPORTABLETEMPERATUREMEASURINGMETERHARDWAREDESIGNABSTRACTTHETEMPERATUREMEASUREMENTISAVERYCOMMONANDIMPORTANTMEASUREMENTITEMININDUSTRYANDAGRICULTUREPRODUCTIONWHATTHISPAPERRESEARCHISTHELOWPOWERCONSUMPTIONINTELLIGENCEPORTABLETEMPERATUREMEASURINGINSTRUMENT,THISTEMPERATUREMEASURINGINSTRUMENTUSESTHETHERMALRESISTANCESENSOR,16POSITIONHIGHINTEGRATIONANDLOWPOWERCONSUMPTIONMONOLITHICINTEGRATEDCIRCUITMSP430F4250,THISSYSTEMMAKEFULLUSEOFMICROCONTROLLERTECHNOLOGY,THERMOMETRY,ANDALARMTECHNOLOGY,LCDDISPLAY,SERIALTECHNIQUES,NOTONLYPLAYEDALOWPOWERINTELLIGENTPORTABLETEMPERATUREMEASUREMENTTEMPERATURE,BUTALSOHASALARMANDCOMMUNICATIONFUNCTIONS,THEMANUALRESETFUNCTIONALLOWSTHEUSEABLETOMEASURETEMPERATURECHANGESATANYTIME,LOWPOWERCONSUMPTIONENABLESUSERSDONOTHAVETOWORRYABOUTTHEPROBLEMOFINSUFFICIENTELECTRICITYDEBUGGINGTHESYSTEM,THEEXPERIMENTALRESULTSDEMONSTRATETHATTHEDESIGNHASACHIEVEDTHEDESIREDGOALS,ANDCOMPLETESYSTEMOFPORTABLEANDLOWPOWERREQUIREMENTSKEYWORDSLOWPOWERCONSUMPTIONTEMPERATUREMEASUREMENTINSTRUMENTMSP430F4250PT1000目錄1緒論111溫度測量儀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀112本論文的意義及主要內(nèi)容22低功耗智能便攜式溫度測量儀的總體方案321低功耗智能便攜式溫度測量儀系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)3211低功耗智能便攜式溫度測量儀結(jié)構(gòu)框圖3212低功耗智能便攜式溫度測量儀的各模塊422低功耗智能便攜式溫度測量儀工作過程描述53低功耗智能便攜式溫度測量儀的硬件設(shè)計(jì)731單片機(jī)控制電路732電源模塊833復(fù)位與晶振模塊934信號處理模塊1035顯示模塊12351MSP430液晶驅(qū)動模塊的主要特點(diǎn)13352液晶驅(qū)動方法13353LCD控制器與LCD_A控制器的比較14354RT12864M漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊1536報警模塊1537鍵盤與LED燈模塊1538串口通信模塊1739降低功耗的硬件措施17391晶體管的性質(zhì)17392選用低功耗單片機(jī)17393選用低功耗外圍電路和器件18394選擇低功耗的工作方式184實(shí)驗(yàn)調(diào)試1941低功耗智能便攜式溫度測量儀的PCB制作19411PCB板布局19412PCB的布線1942低功耗智能便攜式溫度測量儀調(diào)試20421低功耗智能便攜式溫度測量儀分析2043低功耗智能便攜式溫度測量儀改進(jìn)方法205結(jié)論21參考文獻(xiàn)22致謝23畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明24畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明25附錄1電路原理圖26附錄2電路PCB板271緒論11溫度測量儀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀儀器儀表在生產(chǎn)發(fā)展、科學(xué)研究以及人們的日常生活中有著十分重要的作用。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，儀器儀表朝著高集成度、低功耗、可編程以及數(shù)字化的方向發(fā)展。為了對傳統(tǒng)儀器儀表進(jìn)行更新?lián)Q代，近些年各研究和使用單位正致力于智能儀表開發(fā)和應(yīng)用工作1。溫度是關(guān)于物體冷熱程度的度量，是自然界主要的物理量之一，而溫度測量是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科研等部門最普遍的測量項(xiàng)目，溫度在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學(xué)研究及高新技術(shù)開發(fā)過程中是一個極其普遍而重要的測量參數(shù)，溫度測量儀現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，工業(yè)，環(huán)保，衛(wèi)生防疫，倉儲運(yùn)輸，博物館，溫室等領(lǐng)域，因此溫度測量技術(shù)的研究是一個很重要的課題2。溫度是表征物體冷熱程度的參數(shù)，它不能像質(zhì)量，長度那樣用直接比較的法來獲得量值，只能通過物質(zhì)與溫度有關(guān)的其它物理性質(zhì)來測量它，例如物體體積、粘度、電導(dǎo)率等。溫度測量是通過溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)的，溫度測量的過程就是通過溫度傳感將被測對象的溫度值轉(zhuǎn)換成電或其它形式的信號，傳遞給信號處理電路進(jìn)行信號處理轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來。一般的溫度測量儀器通常都是由溫度傳感器和信號處理這兩部分組成的，具備檢測以及顯示兩個功能。對于簡單的溫度測量儀說，檢測和顯示這兩部分是連在一起的，例如水銀溫度計(jì)，但是在較為復(fù)雜的度測量儀中則分成獨(dú)立的兩個部分，中間用導(dǎo)線聯(lián)接起來，例如熱電阻或電偶是檢測部分，而相應(yīng)的指示和記錄儀表是顯示部分。按照對物體測量的不同方式，溫度測量儀可以分為接觸式和非接觸式兩大型。在測量溫度的時候，測溫儀檢測部分如果直接與被測介質(zhì)直接接觸的則為接觸式溫度測量儀；如果檢測部分沒有與被測介質(zhì)直接接觸，則稱為非接觸溫度量儀。社會的快速發(fā)展，使得溫度測量的要求也越來越高，目前市場上出現(xiàn)了各式各樣的便攜式溫度測量儀，能滿足不同測溫需要。隨著電子器件的不斷發(fā)展便攜式數(shù)字溫度測量儀已逐漸得到應(yīng)用，由于它配有各種樣式的熱電偶和熱電探頭，使用時比較方便靈活；另外，便攜式紅外輻射溫度計(jì)的發(fā)展也很迅速，裝有微處理器的便攜式紅外輻射溫度計(jì)具有存貯和計(jì)算的功能，能顯示一個被測表面的多處溫度，或一個點(diǎn)溫度多次測量平均溫度、最高溫度和最低溫度等不同的參數(shù)。此外，還有多種其它類型的溫度測量儀，例如用晶體管測溫元件和光導(dǎo)纖維測溫元件構(gòu)成的儀表；采用熱象掃描方式的熱象儀，可直接拍攝和顯示被測物體溫度場的熱象圖，可用于檢查大型爐體、發(fā)動機(jī)等的表面溫度分布；另外還有利用激光，測量物體溫度分布的溫度測量儀器等3。12本論文的意義及主要內(nèi)容本論文的意義在于溫度測量在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學(xué)研究及高新技術(shù)開發(fā)過程中是一個極其普遍而重要的測量項(xiàng)目。現(xiàn)代電子檢測技術(shù)正朝著高集成度、低功耗、可編程以及數(shù)字化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的指針式溫度指示器已經(jīng)跟不上社會的發(fā)展需求。國內(nèi)外在便攜式溫度測量儀這方面的研究及應(yīng)用也相當(dāng)多，便攜式電子設(shè)備的重要指標(biāo)之一就是低功耗，低功耗是國際上節(jié)能和綠色環(huán)保的要求，是全球化的熱潮。經(jīng)過對市面上現(xiàn)有智能便攜式測溫儀的了解，發(fā)現(xiàn)測溫儀功耗基本都在180W以上，大部分只能做到工作3年不換電池，如果工作5年不換電池的儀器基本都是3秒刷新一次，或者需要通過系統(tǒng)自動關(guān)機(jī)才能實(shí)現(xiàn)長時工作，而且精度比較低，價格比較高。本論文研究了一種超低功耗智能便攜式溫度測量儀，該測溫儀采用熱電PT1000傳感器，16位高集成度、超低功耗單片機(jī)MSP430F4250，實(shí)現(xiàn)對溫度信號的采集和處理。通過選用低功耗元件和軟件的優(yōu)化，使得系統(tǒng)總體功耗變得非常低統(tǒng)控制在每秒刷新一次，功耗小于90W，3V電池供電，工作電流小于30A，工作5年不需更換電池；而且測溫范圍寬20008500，精度達(dá)到02，且穩(wěn)定度高。本論文主要介紹了一種應(yīng)用鉑熱電阻傳感器，16位高集成度、超低功耗單片機(jī)MSP430F4250，實(shí)現(xiàn)對溫度信號的采集和處理的超低功耗智能便攜式溫度測量儀。第1章介紹了溫度測量儀發(fā)展現(xiàn)狀及本課題主要內(nèi)容。第2章介紹低功耗智能便攜式溫度測量儀的總體方案。第3章分析了低功耗智能便攜式溫度測量儀的硬件設(shè)計(jì)的各個模塊。第4章分析了實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果分析以及需要改進(jìn)的地方。第5章給出了結(jié)論和展望。2低功耗智能便攜式溫度測量儀的總體方案21低功耗智能便攜式溫度測量儀系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本論文以單片機(jī)為中心，以低功耗為目的對溫度進(jìn)行檢測。設(shè)計(jì)前先確定系統(tǒng)CPU的類型，而在超低功耗方面CPU的選擇，MSP430單片機(jī)是TI公司1996年開始推向市場的超低功耗微處理器，另外他還集成了很多模塊功能，從而使得用一片MSP430芯片可以完成多片芯片才能完成的功能，大大縮小了產(chǎn)品的體積與成本。如今，MSP430單片機(jī)已經(jīng)用于各個領(lǐng)域，尤其是儀器儀表、監(jiān)測、醫(yī)療器械以及汽車電子等領(lǐng)域。211低功耗智能便攜式溫度測量儀結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示，該圖為低功耗智能便攜式溫度測量儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)LCD顯示電源晶振復(fù)位報警LED燈串口鍵盤輸入上位機(jī)信號放大傳感器212低功耗智能便攜式溫度測量儀的各模塊1單片機(jī)便攜式智能設(shè)備體積小，重量輕，從電路的角度看，自然要求設(shè)備電路簡單，功耗低，功能滿足要求。為了實(shí)現(xiàn)智能化，在設(shè)計(jì)電路方案時，一般都會使用單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。單片機(jī)品種多，功能強(qiáng)，可靠性高，可以滿足智能設(shè)備的多種需要?，F(xiàn)在單片機(jī)越來越廣泛采用CMOS工藝，使功耗更是大幅度下降，應(yīng)用較多的低功耗單片機(jī)有INTEL公司80C31/80C51/87C51、80C196；ATMEL公司的AT89LV5X系列；MICROCHIP公司的PIC系列等，TI公司的MSP430系列。其中有些單片機(jī)的功耗非常低，例如德州儀器TI公司生產(chǎn)的MSP430系列單片機(jī)。MSP430系列單片機(jī)功耗超低，是一種16位的RISC混合信號處理器，該單片機(jī)中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用起來靈活方便。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時，用中斷請求將它喚醒只需要6S的時間。MSP430系列單片機(jī)采用的是1836V的電源電壓。在1MHZ的時鐘條件下運(yùn)行時，芯片的耗電電流在200400A左右，時鐘關(guān)斷模式下最低功耗只有01A。由于系統(tǒng)運(yùn)行時打開的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動模式AM和五種低功耗模式LPM0LPM4。在等待方式下耗電為07A在節(jié)電方式下，最低可達(dá)01A，可見MSP430系列單片機(jī)功耗特別小，是低功耗微處理器的典型。2電源智能便攜式電子設(shè)備一般要求便于攜帶，所以要重量輕而且體積小，因此一般不用交流供電。由于它顯示通常采用LCD液晶顯示器，電路一般選用功耗非常低的CMOS集成電路，因而整個系統(tǒng)功耗非常小，可以采用電池為系統(tǒng)供電。3晶振為單片機(jī)正常工作提供穩(wěn)定的時鐘信號，晶振是構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)的成員之一，本系統(tǒng)采用12M晶振。4復(fù)位使單片機(jī)能夠從程序開始重新運(yùn)行，本系統(tǒng)采用手動復(fù)位，人為的控制單片機(jī)的復(fù)位，同時復(fù)位也是構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成部分。5溫度傳感器在工業(yè)測溫領(lǐng)域中，常用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻溫度傳感器。熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測的裝置。將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器；將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢變化的稱為熱電偶傳感器。本課題選用的傳感器是熱電阻PT1000溫度傳感器。6信號放大電路利用具有放大功能的電子電路，將微弱的電流或電壓等信號放大處理，轉(zhuǎn)換成我們所需要的值，這里是使溫度傳感器的小電流信號得以放大供單片機(jī)使用。由于由溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，信號很微弱，需要進(jìn)行放大才能供給單片機(jī)。7LCD顯示經(jīng)常使用的LED由于體積大和功耗方面的原因已經(jīng)不能滿足人們特定的需要，而越來越多地使用液晶LCD。液晶顯示器的原理是利用液晶的物理特性，通電時導(dǎo)通，排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過。通過和不通過的組合就可以在屏幕上顯示出圖像來。由于液晶是通過環(huán)境光來顯示信息的，液晶本身不主動發(fā)光，所以液晶功耗很低，更加適合于單片機(jī)低功耗系統(tǒng)。選用低功耗的液晶顯示器LCD作為顯示器件，該顯示器的優(yōu)點(diǎn)是工作電壓低、微功耗、使用方便（體積小、外形薄、平板式顯示），是便攜式智能設(shè)備顯示器件的首選。該系統(tǒng)中的顯示器主要是顯示溫度的測量值，如果有可能還可以增加時間模塊，該顯示屏同時顯示時間11。8報警當(dāng)電源電壓低于系統(tǒng)所需要的最低電壓時系統(tǒng)會自動提示更換電池的報警；溫度超過溫度傳感器的測量范圍時，系統(tǒng)也會自動報警，否則會損壞溫度傳感器甚至整個系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)以上情況時，報警器的蜂鳴器會發(fā)出聲音，提醒我們采取相應(yīng)的措施。9鍵盤鍵盤的作用是發(fā)送命令以確定對溫度進(jìn)行測量或?qū)纹瑱C(jī)進(jìn)行復(fù)位，本系統(tǒng)賦予四個按鍵，當(dāng)需要復(fù)位時按下復(fù)位鍵，系統(tǒng)重新回到初始狀態(tài)，當(dāng)需要測量溫度時按下測量鍵，系統(tǒng)對溫度進(jìn)行測量，為了減少電量的消耗，不用時可以關(guān)閉該系統(tǒng)，最后一個按鍵可以用作系統(tǒng)擴(kuò)展模塊。10串口串行接口是一種可以將接受來自CPU的并行數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為連續(xù)的串行數(shù)據(jù)流發(fā)送出去，同時可將接受的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)字符供給CPU的器件。串口使該系統(tǒng)與上位機(jī)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)系統(tǒng)對溫度進(jìn)行測量時，可以將測量的結(jié)果傳給上位機(jī)，更好的對溫度進(jìn)行控制。11LED燈指示單片機(jī)的工作狀態(tài)，本系統(tǒng)采用4個LED指示燈，該系統(tǒng)的LED指示燈與鍵盤是對應(yīng)的，當(dāng)按下復(fù)位鍵時，對應(yīng)到復(fù)位燈會亮起，當(dāng)按下測量鍵時，相應(yīng)的測量燈會亮起，當(dāng)出現(xiàn)報警時，報警燈會不停的閃爍。當(dāng)系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)時所有的燈都滅，這樣才能更好的了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)。22低功耗智能便攜式溫度測量儀工作過程描述本論文以單片機(jī)為中心，以低功耗為目的對溫度進(jìn)行檢測。單片機(jī)要正常工作，必須有電源、晶振、復(fù)位，構(gòu)成單片機(jī)工作所需的最小系統(tǒng)，否則單片機(jī)就不能工作。溫度傳感器將外界的溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過放大電路將信號進(jìn)行放大并輸入單片機(jī)，這步是必須的，否則輸入單片機(jī)的信號時無用的。單片機(jī)自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊，這樣不必增加A/D轉(zhuǎn)換模塊，該模塊將信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，變換成單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號，因?yàn)閱纹瑱C(jī)是不識別模擬信號的。再經(jīng)過單片機(jī)的運(yùn)算將溫度輸出到LCD顯示屏幕上。單片機(jī)的運(yùn)算時消耗電能最多的部分，想要從根本上降低整個系統(tǒng)的功耗，就必須降低單片機(jī)的功耗，因此在選擇單片機(jī)時非常關(guān)鍵，既要滿足系統(tǒng)的要求，又要符合實(shí)際情況，所以選擇MSP430系列單片機(jī)。系統(tǒng)工作時會不停的掃描鍵盤，檢查鍵盤是否有按下的鍵。當(dāng)鍵盤按下復(fù)位鍵時，系統(tǒng)檢測到該鍵按下時，相應(yīng)的LED燈會亮，單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，當(dāng)不需要系統(tǒng)工作時，按下關(guān)閉鍵，系統(tǒng)檢測到該鍵按下時，單片機(jī)就會停止工作。對于按鍵的檢測，要加上去抖措施，否則系統(tǒng)會出錯，因?yàn)閱纹瑱C(jī)工作時間都是納秒與毫秒的級別，人的反應(yīng)時間至少要02秒，時間差距大，現(xiàn)實(shí)過程中也會不小心碰到按鍵，正常按下按鍵應(yīng)持續(xù)數(shù)十毫秒的穩(wěn)定。去抖可以有硬件去抖和軟件去抖，硬件主要是利用電容的緩慢放電與按鍵并聯(lián)或用觸發(fā)器來消抖，但利用軟件消抖效果會更好。當(dāng)單片機(jī)的電壓低于單片機(jī)所需要的最低電壓時或測量溫度超過傳感器的測量范圍時，報警器會相應(yīng)的報警，給我們做出提示，若缺少這個模塊，系統(tǒng)會不正常工作或燒壞系統(tǒng)的元器件。單片機(jī)的串口通信可以與上位機(jī)進(jìn)行通信，便于更好的利用溫度值記錄溫度的實(shí)時變化。3低功耗智能便攜式溫度測量儀的硬件設(shè)計(jì)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)框圖，設(shè)計(jì)了各個模塊的硬件電路圖。在PROTEL99SE軟件畫了系統(tǒng)的硬件電路圖，并且進(jìn)行了電器規(guī)則檢查。31單片機(jī)控制電路單片機(jī)控制電路圖如圖31所示。P14/A3/DAC024P15/TACLK/ACLK/A323P16/A222P17/A221P6720P6619P6518P6417P63/A116P62/A115P61/A014P60/A013VREF12AVCC11TDO/TDI1TDI/TFLK2TMS3TCK4RST/NMI5DVCC6DVSS7XIN8XOUT9AVSS10P13/TA2/A425P12/TA1/A426P11/TA0/MCLK27P10/TA028LCDREF/R1329LCDCAP/R2330P51/S031P50/S132P55/S233P56/S334P57/S435S536P27/S637P26/S738P25/S839P24/S940P23/S1041P22/S1142P21/S1243P20/S1344COM045P52/COM146P53/COM247P54/COM348CPUMSP430F4250SPEAKM1M2L1L2L3L4K1K2K3K4C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10T1T2XIXOT3VREFC11RSTDVCDVSAV1AV2圖31單片機(jī)控制電路圖1MSP430系列單片機(jī)主要特點(diǎn)低電源電壓范圍，1836V，超低功耗，高速的運(yùn)算能力，16位RISC架構(gòu)，125NS指令周期；多通道1014位A/D轉(zhuǎn)換器、雙路12位D/A轉(zhuǎn)換器、比較器、液晶驅(qū)動器、電源電壓檢測、串行口SART以RT/SPI、硬件乘法器、看門狗定時器、多個16位、8位定時器可進(jìn)行捕獲，比較，PWM輸出、DMA控制器；FLASH存儲器，不需要額外的高電壓就在運(yùn)行中由程序控制寫擦除和段的擦除；MSP430芯片上包括JTAG接口，仿真調(diào)試通過一個簡單的JTAG接口轉(zhuǎn)換器就可以方便的實(shí)現(xiàn)如設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行、讀寫寄存器等調(diào)試；快速靈活的變成方式，可通過JTAG和BSL兩種方式向CPU內(nèi)裝在程序。應(yīng)用MSP430系列單片機(jī)構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時要考慮選型的問題，選擇MSP430系統(tǒng)單片機(jī)型號應(yīng)該遵循以下原則A選擇最容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)而且性能/價格比高的機(jī)型；B在研制任務(wù)重，時間緊的情況下，首選熟悉的機(jī)型；C欲選的機(jī)型在市場上有穩(wěn)定充足的貨源。MSP430系列的FLASH型單片機(jī)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)調(diào)試及實(shí)際應(yīng)用上都具有顯著優(yōu)勢，使應(yīng)用程序升級和代碼改進(jìn)更為方便，成為國內(nèi)應(yīng)用的主流機(jī)型。其存儲器模塊是目前業(yè)界所有內(nèi)部集成FLASH存儲器產(chǎn)品中能耗最低的一種，消耗功率僅為其他采用FLASH存儲器的微控制器的1/5。FLASH的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，集成密度大，點(diǎn)可擦寫，成本低。由于FLASH可以局部擦除，且寫入、擦除次數(shù)可達(dá)數(shù)萬次以上，從而使開發(fā)微控制器不再需要昂貴的專用仿真器。根據(jù)需要，在MSP430系列中選定MSP430F4250這款單片機(jī)12。2MSP430與外圍設(shè)備的接線介紹單片機(jī)的RST引腳為復(fù)位引腳，所以該引腳與手動復(fù)位設(shè)備相連，低電平有效；單片機(jī)的DVCC、DVSS為數(shù)字電源的正負(fù)，AVSS、AVCC、VREF為模擬電源的正負(fù)和模擬參考電壓。這五個引腳共同構(gòu)成了單片機(jī)的供電系統(tǒng)，為單片機(jī)提供電能，保證單片機(jī)正常工作；單片機(jī)的XIN、XOUT為單片機(jī)的晶振引腳，外部提供的晶振與該引腳相接，為單片機(jī)提供準(zhǔn)確的時鐘信號；單片機(jī)的P60/A0、P61/A0引腳為模擬輸入，從傳感器傳過來的信號為模擬信號由此引腳輸入，P14/A3/DAC0該引腳為A/D轉(zhuǎn)換引腳；單片機(jī)自帶該模塊，要進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，所以要接該引腳。單片機(jī)的P64P67作為通用I/O口，與外圍的鍵盤模塊相接；單片機(jī)的COM0COM3、P20P26這11個引腳與單片機(jī)的LCD顯示屏相連，用來顯示經(jīng)過單片機(jī)處理的溫度結(jié)果；單片機(jī)的P27、P55P57作為通用I/O口與LED燈相連，用來指示單片機(jī)的工作狀態(tài)；單片機(jī)的P50也是作為通用I/O口與報警模塊相連，供系統(tǒng)報警；單片機(jī)的P10與P11與外圍的串口相連，用來使單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通信。32電源模塊如圖32所示，單片機(jī)的電源模塊。1系統(tǒng)的電壓選擇系統(tǒng)功耗與系統(tǒng)供電電壓有密切的關(guān)系，一般成正比，所以供電電壓越高，系統(tǒng)功耗也就越大。因?yàn)楸銛y式智能設(shè)備通常是由電池供電，故應(yīng)盡量采用低電壓供電，這樣即有利于減少系統(tǒng)的功耗，又能用方便的電池供電。這樣才能符合設(shè)計(jì)的要求。100PFC14100PC15VCCDVSAV1AV2VREFDVC圖32電源電路2低功耗智能便攜式電子設(shè)備的電源供給智能便攜式電子設(shè)備一般要求便于攜帶，所以要重量輕而且體積小，因此一般不用交流供電。由于它顯示通常采用LCD液晶顯示器，單片機(jī)選用超低功耗，把器件的功耗都盡可能的降低到最小，因而整個系統(tǒng)功耗非常小，可以采用電池為系統(tǒng)供電。綜上所述，該系統(tǒng)采用3號電池為整個系統(tǒng)供電是最佳的，是可以實(shí)現(xiàn)的。33復(fù)位與晶振模塊如圖33所示，單片機(jī)的復(fù)位模塊與晶振模塊。J112M22PFC2022PC21VCCR2110KC2210UFXIXOS5SWPBRST圖33復(fù)位與晶振電路圖圖32和圖33構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)，可以保證單片機(jī)正常工作。圖33左為單片機(jī)的手動復(fù)位電路，RST與單片機(jī)的RST相連，當(dāng)單片機(jī)工作時需要復(fù)位時，按下S5，電容這時已經(jīng)放電，電容通過S5形成回路，放電，這時單片機(jī)復(fù)位端為低電平，經(jīng)過一段時間單片機(jī)復(fù)位。圖33右為單片機(jī)的晶振電路。外接晶振可以為單片機(jī)提供精度很高的系統(tǒng)時鐘頻率。晶振的頻率必須與電容相匹配，否則提供的時鐘信號不準(zhǔn)。該引腳與單片機(jī)的XIN、XOUT相連，這里采用12M的晶振為單片機(jī)提供準(zhǔn)確的時鐘信號。34信號處理模塊如圖34所示，單片機(jī)的信號處理模塊。A傳感器圖34的最左端為溫度傳感器PT1000，在工業(yè)測溫領(lǐng)域中，常用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻溫度傳感器。熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測的裝置。將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器；將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢變化的稱為熱電此外，還有多種其它類型的溫度測量儀，例如用晶體管測溫元件和光導(dǎo)纖維測溫傳感器4。C101UR312KR23KR011KR147KC8103C91UVCCVCCR021KT3T2T1AR1OPAMPR012KR022KR03PT1000R091KVCC圖34信號處理電路圖熱電阻傳感器熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。1鉑電阻鉑易于提純，在高溫和氧化性介質(zhì)中物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電阻率較大，能耐較高的溫度；制成的鉑電阻輸出輸入特性接近線性。鉑電阻的電阻值與溫度之間的關(guān)系031CO850120BTART20032103TC鉑電阻制成的溫度計(jì)，除作溫度標(biāo)準(zhǔn)外，還廣泛應(yīng)用于高精度的工業(yè)測量。由于鉑為貴金屬，一般在測量精度要求不高和測溫范圍較小時，均采用銅電阻。2銅電阻銅在50150范圍內(nèi)銅電阻化學(xué)、物理性能穩(wěn)定，輸出一輸入特性接近線性，價格低廉。當(dāng)溫度高于100時易被氧化，因此適用于溫度較低和沒有浸蝕性的介質(zhì)中工作。3其他熱電阻鎳使用溫度范圍是50100和50150。但目前應(yīng)用較少，鎳非線性嚴(yán)重，材料提取也困難。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動恒溫和溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用較多。錮電阻適宜在269258溫度范圍內(nèi)使用，測溫精度高，靈敏度是鉑電阻的10倍，但是復(fù)現(xiàn)性差。綜合上述特點(diǎn)我們選用鉑電阻。鉑電阻的電阻值與溫度之間的關(guān)系可以用以下公式描述33101320TCBTART溫度T在200，A，B，當(dāng)T0CO859831084752CO時，C0；T0時，C。CO442O根據(jù)歐姆定律VIR，如果其中I就是流過鉑電阻的電流，V是鉑電阻兩端的電壓，R是鉑電阻的電阻值，I是由CPU提供給鉑電阻的，I越大，系統(tǒng)功耗越大，V是系統(tǒng)要采集的信號，當(dāng)I一定時，V越大那么抗干擾性能就越好，因?yàn)槟骋粋€特定的干擾信號的幅值是一定的，當(dāng)V變大時，干擾信號與其比值就變小，所以抗干擾能力就高14。因此選用PT1000，因?yàn)樗a(chǎn)生同樣大的信號流過的電流比PT100小10倍，也就是說，在采樣時，同樣大小的電壓信號，需要的電流比PT100小得多，所以可以降低功耗，其測量范圍為200850。而且PT1000穩(wěn)定性好，可以采用軟件措施進(jìn)行非線性補(bǔ)償。選用熱電偶傳感器同樣可實(shí)現(xiàn)低功耗，其精度比PT1000差，但測量溫度值比較高，一般500度以上選用熱電偶測量。如圖34，信號放大電路，溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換為小電壓信號，然后傳給信號放大電路，放大電路的放大倍數(shù)為12K/3K15，放大電路將信號放大后，傳給單片機(jī)，單片機(jī)自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊，信號只有經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，單片機(jī)才能處理15。BA/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件或設(shè)備，它是模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)之間的接口。A/D轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方法有多種，用不同的方法實(shí)現(xiàn)的A/D轉(zhuǎn)換器具有不同的特性。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)1分辨率對于A/D轉(zhuǎn)換器來說，分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼時，輸入的模擬電壓變化量。具體定義為滿量程電壓與之比值，其FSRVN2中N就是A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。例如12位的ADC能夠分辨出滿刻度的，12/或滿刻度的024。所以一個12位ADC的滿刻度為10V，那么該ADC能夠分辨出的輸入電壓變化的最少值為24MV。由于ADC分辨率的高低取決于位數(shù)的多少，所以通常也以ADC的位數(shù)來表示分辨率。2量化誤差量化誤差是由A/D轉(zhuǎn)換器的有限分辨率而引起的誤差。如果不計(jì)其它誤差，一個分辨率有限的A/D轉(zhuǎn)換器的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線，它分辨率無限的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換特性曲線直線之間的最大偏差，我們將其稱為量化偏差。對于在零刻度處有1/2LSB偏移的A/D轉(zhuǎn)換器的量化誤差為1/2LSB，沒有加入偏移量A/D轉(zhuǎn)換器的量化誤差為1LSB。3轉(zhuǎn)換速率A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換率就是在保證轉(zhuǎn)換精度時，能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，也就是每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)MSPS兆次/秒。轉(zhuǎn)換時間是完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的時間，它是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)8。CSD16_A介紹1SD16_A的結(jié)構(gòu)目前MSP430F42X0和F20X3系列含有SD16_A模塊，SD16_A是單通道多路選擇的16位SIGMADELTA模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，具有高阻抗輸入緩存內(nèi)部參考電壓、內(nèi)置溫度傳感器。轉(zhuǎn)換器基于二階過采樣SIGRNADELTA的調(diào)制和數(shù)字抽取濾波器。抽取濾波器是可選過采樣率上至1024的梳形濾波器。附加的濾波可用軟件實(shí)現(xiàn)。2SD16_A的特征116位SIGMADELTA架構(gòu)；2AVCC測量；38個復(fù)用的差分模擬輸入；4軟件可選的片上參考電壓的產(chǎn)生；5軟件可選的內(nèi)部或外部參考電壓；6內(nèi)置溫度傳感；730KHZ11MHZ的調(diào)制器輸入頻率；8高阻抗輸入緩存MSP430F42X0沒有此特性；9可選的低功耗轉(zhuǎn)換模式；10高達(dá)1024過采樣。35顯示模塊如圖35所示，單片機(jī)的顯示模塊。在MSP430系列單片機(jī)中，MSP430F4XX系列片內(nèi)具有段式液晶驅(qū)動模塊。MSP430X42X0和MSP430FG46XX系列內(nèi)具有LCD_A控制器。在液晶驅(qū)動電路中，液晶等效為電容，兩個電極板分別為公共極與段極。公共極由COM信號驅(qū)動，段極由SEG信號驅(qū)動。VSS1VDD2VO3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714PSB15NC16/RST17VOUT18LEDK19LEDA20RT12864MLCDVCCVCCC3C4C5C6C7C8C9C10C11C1C2圖35LCD顯示電路圖351MSP430液晶驅(qū)動模塊的主要特點(diǎn)A具有顯示緩存器；B所需的SEG、COM信號自動產(chǎn)生；C4種驅(qū)動方法；D多種掃描頻率；E段輸出端口可以切換為通常輸出端口；F顯示緩存器可作為一般存儲器；G用ACLK經(jīng)BASICTIMER產(chǎn)生頻率。352液晶驅(qū)動方法MSP430液晶驅(qū)動模塊有4種驅(qū)動方法，分別為靜態(tài)驅(qū)動、2MUX驅(qū)動、3MUX驅(qū)動以及4MUX驅(qū)動。特點(diǎn)如表31所列表31液晶驅(qū)動特點(diǎn)靜態(tài)驅(qū)動方法，除了公共極需要1個引腳，驅(qū)動的每一段還各需要一個引腳。如果設(shè)計(jì)中涉及很多段數(shù)，就需要占用眾多引腳為了減少引腳個數(shù)，可以根據(jù)需要選擇多路驅(qū)動方法2MUX驅(qū)動、3MUX驅(qū)動、4MUX驅(qū)動方法。增加公共極個數(shù)，可以極大地減少引腳數(shù)。需要驅(qū)動段數(shù)越多，效果越明顯。如要顯示80段，靜態(tài)驅(qū)動、2MUX驅(qū)動、3MUX驅(qū)動、4MUX驅(qū)動下所需要的引腳數(shù)依次為81、42、30和24個。不管是選用那種驅(qū)動方法，如果自己用單片機(jī)通過軟件直接來驅(qū)動LCD，也很麻煩，所以盡量選用CPU本身有LCD控制器來驅(qū)動LCD。這樣程序會變得很簡單，同時也能降低系統(tǒng)功耗10。353LCD控制器與LCD_A控制器的比較LCD_A控制器是MSP430新模塊，目前MSP430X42X0和MSP430FG46XX系列具有LCD_A控制器。ALCD控制器與LCD_A控制器的共性1具有超低功耗特；2自動產(chǎn)生S和COM所需信號；34/3/2/L多路復(fù)用；4最多顯示160段；5相同的顯示緩存結(jié)構(gòu)和操作方法；方法公共極引腳數(shù)每引腳驅(qū)動液晶段數(shù)需要引腳總數(shù)靜態(tài)111需要驅(qū)動段數(shù)2MUX222需要驅(qū)動段數(shù)/23MUX333需要驅(qū)動段數(shù)/34MUX444需要驅(qū)動段數(shù)/46段和I/O引腳的功能選擇。BLCD_A控制器區(qū)別于LCD控制器的方面1目前只存在于MSP430X42XO和MSP430FG46XX系列中；2內(nèi)部穩(wěn)壓發(fā)生器；3內(nèi)部或外部偏置生成，可實(shí)現(xiàn)較小的封裝；4內(nèi)部超低功耗充電泵設(shè)計(jì)，在低VCC情況下也能控制LCD的對比度；53或4多路復(fù)用的1/2偏置；6內(nèi)部時鐘發(fā)生器；7不需要基本定時器。從兩者的控制器結(jié)構(gòu)可以知道LCD_A控制器內(nèi)部集成了CHARGEPUMP可以用于產(chǎn)生LCD驅(qū)動的偏壓，進(jìn)行對比度調(diào)節(jié)，能夠進(jìn)一步減少系統(tǒng)所需要的外部器件。LCD_A控制器內(nèi)部有時鐘發(fā)生器，不再需要基本定時器。354RT12864M漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊RT12864M可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個字符（8X16點(diǎn)陣）及64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性1電源VDD33V5V內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓；2顯示內(nèi)容128列64行；3顯示顏色黃綠；4顯示角度600鐘直視；5LCD類型STN；6與MCU接口8位或4位并行/3位串行；7配置LED背光；8多種軟件功能光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等。36報警模塊單片機(jī)的報警電路如圖36所示。Q2NPNR81KLSSPEAKERSPEAKVCC圖36報警電路圖由圖36可知，當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時，三極管關(guān)斷，蜂鳴器不發(fā)聲。當(dāng)系統(tǒng)電壓不足或是測量的范圍超過一定的范圍時，蜂鳴器才會發(fā)聲。電路可采用單電源供電。該模塊的引腳與單片機(jī)的P50相接。37鍵盤與LED燈模塊如圖37鍵盤電路與38LED電路所示。S1SWPBS2SWPBS3SWPBS4SWPBR41KR51KR61KR71KK1K2K3K4VCC圖37鍵盤電路圖D1LEDD2LEDD3LEDD4LEDR3102KR3202KR3302KR3402KVCCL1L2L3L4圖38LED指示燈電路圖1鍵盤模塊與LED燈模塊一一對應(yīng)，當(dāng)按下S1時D1會相應(yīng)的電亮。兩圖的電阻都是為了限流，防止電流過大燒壞其他元器件。單片機(jī)的P64P67與K1K4相連，單片機(jī)P27、P55P57作為通用I/O口與LED燈L1L4相連。2為了確定哪個按鍵按下，系統(tǒng)必須不斷的對鍵盤端口進(jìn)行掃描，當(dāng)檢測到有低電平時，此按鍵按下。需要注意的是，在用單片機(jī)對鍵盤處理的時候涉及到了一個重要的過程，那就是鍵盤的去抖動。這里說的抖動是機(jī)械的抖動，是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定現(xiàn)象，這是一種正?，F(xiàn)象，并不是我們在按鍵時通過注意可以避免的。這種抖動一般在，0200MS之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動時間對于人來說太快了，而對于時鐘是微秒級的單片機(jī)而言則是漫長的。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定，我們必須去除或避開它。目前的技術(shù)有硬件去抖動和軟件去抖動，硬件去抖動就是用部分電路對抖動部分加之處理，但是實(shí)現(xiàn)的難度較大又會提高了成本。軟件去抖動不是去掉抖動，而是避開抖動部分的時間，等鍵盤穩(wěn)定了再對其處理。38串口通信模塊如圖39所示，單片機(jī)的串口通信模塊。C11V2C13C24C25T1IN11T2IN10R1OUT12R2OUT9R2IN8R1IN13T2OUT7T1OUT14V6VCC16GND15U88MAX232C101UC201UC301UC401UC501U162738495J54DB9VCCMM2圖39串口電路PC機(jī)與單片機(jī)的USART的連接方式最簡單的是三線方式，這是進(jìn)行RS232全雙工通信所必需的最少線數(shù)。由于單片機(jī)輸入、輸出電平為TTL電平，而PC機(jī)配置的是RS232標(biāo)準(zhǔn)串行接口，二者電氣規(guī)范不一致，因此要完成PC機(jī)與單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)通信，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。圖12為單片機(jī)的RS232電平轉(zhuǎn)換電路。圖中MAX232將單片機(jī)TX輸出的TTL電平信號轉(zhuǎn)換為RS232電平，輸入到PC機(jī)，并將PC機(jī)輸出的RS232電平信號轉(zhuǎn)換為TTL電平輸出到單片機(jī)的RX引腳。單片機(jī)的P10與P11與外圍串口M1、M2相連。39降低功耗的硬件措施391晶體管的性質(zhì)集成電路按晶體管的性質(zhì)不同可以分為TTL和CMOS兩大類，TTL速度快，CMOS功耗低。CMOS的靜態(tài)功耗幾乎為零，輸出邏輯電平范圍大，抗干擾能力強(qiáng)，同時其工作溫度范圍也寬。CMOS電路以其優(yōu)良的特性成為目前應(yīng)用最廣泛的集成電路，在設(shè)計(jì)低功耗能便攜式智溫度測量儀時，應(yīng)該盡可能優(yōu)先選擇用CMOS集成電路5。392選用低功耗單片機(jī)MSP430系列單片機(jī)采用的是1836V的電源電壓。在1MHZ的時鐘條件下運(yùn)行時，芯片的耗電電流會在200400A左右，時鐘關(guān)斷模式下最低功耗只有01A。由于系統(tǒng)運(yùn)行時打開的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同6。393選用低功耗外圍電路和器件為了降低功耗，還應(yīng)該盡可能避免使用I/O線上的上拉或下拉電阻；不使用的輸入端應(yīng)加上拉電阻，不能懸空；少用需維持一個恒定電流的驅(qū)動電阻或雙極型晶體管；滿足應(yīng)用要求的條件下，為提供給單片機(jī)或其它數(shù)字器件選擇較低的振蕩頻率。394選擇低功耗的工作方式1低功耗便攜式智能電子系統(tǒng)中幾乎全部采用的是CMOS器件，CMOS集成電路靜態(tài)功耗幾乎為零，動態(tài)功耗與電路的邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間成正比，與邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換頻率成正比。所以在滿足運(yùn)算速度要求的前提下，盡可能的降低時鐘頻率，以降低功耗7。2在低功耗智能便攜式系統(tǒng)中，應(yīng)該重視電源管理技術(shù)，可以通過軟件和硬件的合理使用，使系統(tǒng)功能模塊處于空閑或休眠模式，應(yīng)該充分利用系統(tǒng)的這兩種工作模式，可以有效降低功耗。在空閑模式下，CPU不需要處于活動狀態(tài)，而外部設(shè)備需要處于活動狀態(tài)的一種低功耗模式，例如LCD靜態(tài)顯示就屬于這種情況?？臻e模式可由復(fù)位或一個中斷請求來結(jié)束。在休眠模式下，微處理器中的大多數(shù)外部設(shè)備和模塊處于掉電狀態(tài)，這是一種比空閑模式下功耗更低的工作模式。微處理器一般提供多種不同水平的節(jié)能的時鐘休眠模式，可以通過切斷那些不處于使用狀態(tài)的硬件設(shè)備的電力供應(yīng)，系統(tǒng)功耗有效降低8。4實(shí)驗(yàn)調(diào)試41低功耗智能便攜式溫度測量儀的PCB制作印刷電路板是整個控制系統(tǒng)、信號線、電源線的高密度集合體，印刷電路板設(shè)計(jì)的好壞對抗干擾能力影響很大，故印刷電路板設(shè)計(jì)決不單是器件，線路的簡單布局安排，還必須符合抗干擾的設(shè)計(jì)原則。在線條安排上，盡量使公共地線與電源線寬些，并使它們盡可能靠近需要供電的電路，減小電源線和地線的長度，這樣可以減小電源線和地線的公共阻抗，布線中要防止回路中的重疊面積，以減小相互感應(yīng)。411PCB板布局本文的電路設(shè)計(jì)不是很復(fù)雜，采用手工布局。手工布局的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，設(shè)計(jì)者可以完全按照電路工作的實(shí)際要求，來進(jìn)行元件的布局，所生成的元件布局可以符合實(shí)際應(yīng)用要求，也利于后面的布線操作。根據(jù)電路功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局時，要符合以下原則1按電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致方向。2以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它進(jìn)行布局,元器件應(yīng)均勻，整齊，緊湊的排列在PCB上。盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。布局的過程中，應(yīng)盡量將相關(guān)連的元器件就近放置，以減短走線的長度；時鐘電路、晶振、電容應(yīng)緊貼相接的芯片，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。3位于電路板邊緣的元器件。與電路板邊緣一般不小于2MM電路板的最佳形狀為矩形，通常選用0203MM導(dǎo)線寬度，當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線。412PCB的布線線是重要的抗干擾措施，本設(shè)計(jì)首先對電源線進(jìn)行手工布線，緊接著對電路板的其他部分進(jìn)行自動布線，最后再對整個電路的布線進(jìn)行手工修改。在整個布線過程中，應(yīng)遵守以下原則1輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。2印刷板導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。對于集成電路，尤其數(shù)字電路電源線和地線，電源線和地線應(yīng)接成樹狀，盡量加粗，使它能通過三倍于印刷板上的允許電流。如有可能，接地23MM以上。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，其間距最小可為05MM。3印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹或脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀。這樣有利于排除銅箔與基板粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。4數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上即有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時，可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗。42低功耗智能便攜式溫度測量儀調(diào)試低功耗智能便攜式溫度測量儀根據(jù)原理圖完成硬件的制作，并根據(jù)有關(guān)算法完成軟件編程，并進(jìn)行硬件和軟件的調(diào)試，實(shí)現(xiàn)原設(shè)計(jì)要求。421低功耗智能便攜式溫度測量儀分析1若系統(tǒng)各項(xiàng)功能都不能工作，查看電源是否有接觸不良的情況。2若系統(tǒng)LED不亮，要檢查接線是否正確或LED燈是否完好。3若系統(tǒng)的顯示屏不亮，除了要檢查顯示平的完好外，還要調(diào)整顯示屏的亮度。4無意間按下鍵盤，系統(tǒng)有反應(yīng)，要檢查是否有消抖的措施。5用電池電壓不足的電源測試報警器是否能正常的工作。若不能工作，要檢查報警器的接線以及報警器的完好。43低功耗智能便攜式溫度測量儀改進(jìn)方法1在顯示溫度的時候可以加上時間的顯示，能更好的實(shí)時的觀測溫度的變化。2可以將溫度傳感器與其他設(shè)備聯(lián)系起來，當(dāng)溫度變化的時候，這些設(shè)備也做出相應(yīng)的反應(yīng)，做到控制某些事物。5結(jié)論本論文研究了一種基于MSP430F4250單片機(jī)的低功耗智能便攜式溫度測量儀，經(jīng)過相關(guān)資料的查詢以及不懈的努力，完成了低功耗智能便攜式測溫儀的設(shè)計(jì)，該測溫儀測溫范圍寬，精度高，穩(wěn)定度好，高集成混合芯片，利用COMS集成芯片使得線路本身超低功耗，節(jié)能環(huán)保，利用CPU內(nèi)核集成電路，使得儀表智能變得更為強(qiáng)大，可以輕易實(shí)現(xiàn)傳感器全量程范圍內(nèi)測量，利用MSP430F4250內(nèi)部SD16_A采樣模塊實(shí)現(xiàn)高精度測量，液晶顯示能夠?qū)囟冗M(jìn)行實(shí)時顯示，方便讀數(shù)。在本論文中，作者完成了電路圖的繪制及PCB電路板的制作，但基于個人能力有限，具體的實(shí)物沒有完成，這些方面還需在今后的學(xué)習(xí)中完成。參考文獻(xiàn)1孫德銀基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制D遼寧東北大學(xué),20062徐健基于MSP430的平衡式溫度計(jì)的研制D安徽合肥工業(yè)大學(xué),20073默少麗，鄧鵬基于MSP430的低功耗便攜式測溫儀設(shè)計(jì)J電子工程師,2008,34318204程國陽使用CMOS集成電路需注意的幾個問題J電子制作,2003,1052535錢承山一種多用途低功耗檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用的研究D山東山東科技大學(xué),20036劉常澎數(shù)字邏輯電路M北京國防工業(yè)出版社,200266807許麗佳單片機(jī)便攜式系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)方法J信息技術(shù),2002,261255718魯榮清論便攜式智能設(shè)備的低功耗設(shè)計(jì)J電子科技大學(xué)學(xué)報,1995,2432912329周勝海黃文霞便攜式智能儀器儀表的低功耗設(shè)計(jì)J微計(jì)算機(jī)信息,2003,197626310沈建華,楊艷琴M(fèi)SP430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與實(shí)踐M北京北京航空航天大學(xué)出版社,20081711RWANT,KFISHKIN,AGUJAR,BHARRISONBRIDGINGPHYSICALANDVIRTUALWORLDSWITHELECTRONICTAGSJACMCHI1999,419319612WANGHONGPINGAFITTINGMETHODSETTMDFORTHETHERMOEOUPLECHARACTERISTIECURVEWITHCARDINALSPLINEJINSTRUMENTTECHNIQUEANDSENSOR2000,10333513HEINLEINPETERDISCRETIZINGCONTINUOUSWAVELETTRANSFORMSUSINGINTEGRATEDWAVELETSJAPPLIEDANDCOMPUTATIONALHARMONICANALYSIS2003捷檢測技術(shù)M北京清華大學(xué)出版社,200518318615韓啟綱智能儀表原理與使用維修M北京中國計(jì)量出版社,200222213致謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，本人從指導(dǎo)老師宋曉茹身上學(xué)到了很多東西。宋老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我受益匪淺。無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與本人很大的幫助，使本人得到不少的提高。這對于本人以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝塔細(xì)心而又耐心的輔導(dǎo)。另外，在硬件開發(fā)過程中同組的幾位同學(xué)的互相幫助，齊心協(xié)力也給了本人很大的支持，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得硬件能及時開發(fā)完成。在這里，本人對他們的無私幫助，本人表示誠摯的感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明本人完全了解西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院有關(guān)保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即本科學(xué)生在校攻讀學(xué)士學(xué)位期間畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院。本人保證畢業(yè)離校后，使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作成果或用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作成果發(fā)表論文時署名單位仍然為西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留送交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的原文或復(fù)印件，允許畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨籍厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名指導(dǎo)教師簽名日期畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)與優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我