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TMP275在手持式实时测温仪中的应用 免费猫

发布时间:2020-02-17 14:32:02 阅读: 来源:化工泵厂家

TMP275在手持式实时测温仪中的应用

设计一种基于TMP275的手持实时测温仪,采用TI公司的低功耗单片机 MSP430F149作为主控芯片,该系统采用I2C总线协议数字温度传感器TMP275对现场温度进行采集,通过低功耗液晶模块进行实时温度显示,该系统具有采集数据准确、抗干扰能力强、功耗低的特点,非常适合于对现场环境温度进行测量与采集。

在工业生产、日常生活的很多领域,经常要在现场对温度进行实时的采集、测量与记录,手持式实时测温仪是理想的选择。对于手持设备,功耗是必须要考虑的问题。MSP430F149单片机是TI推出的一种具有超低功耗16位FLASH单片机,特别适合于对功耗敏感的场合。利用MSP-430F149单片机,可以简便快捷地构建一个低电压平台,通过各功能模块的智能运行管理和MCU功耗模式相结合,可以解决运行速度与低功耗设计之间的矛盾,将各功能模块的电流消耗降至最低状态。系统采用的实时时钟芯片、传感器芯片及存储模块均采用I2C总线模式,接口简单,易于编程。

1 系统设计框图

本设计的系统框图如图1所示,设计采用TI公司的MSP430F149作为中央控制器,控制TMP275芯片温度的采集与处理,实时时钟芯片DSl302 为系统提供准确的时间信息,通过控制键盘、显示模块显示时间与温度、状态等信息;E2PROM存储模块AT24C16可实时记录某一时间段的温度变化情况,LED指示灯则指示温度所处的状态;电源模块为控制系统提供符合要求的电源电压,系统要求的电压为3.3 V。

2 系统硬件设计

2.1 单片机控制电路

本系统的控制电路采用MSP430F149单片机,MSP430F149共有五种低功耗模式,即低功耗模式O(LPMO)至低功耗模式4(LPM4),非常适合手持设备的低功耗要求,具体电路如图2所示。由图2可看出,单片机的P1.O,P1.1,P1.2,P1.3作为通用I/O口接键盘,P4口和 P3.5,P3.6,P3.7分别作为LCD液晶显示器的数据与控制连接端口;单片机的P5.1,P5.2接TMS275温度传感器芯片,P5.2,P5.3,P5.4接DSl302芯片引脚,P6.6和P6.7接AT24C16芯片引脚,三个芯片都使用软件模拟I2C总线协议,P6.3和P6.4接LED起指示作用。

2.2 电源电路

由于MSP430系列单片机的工作电压一般是l.8~3.6 V,并且功耗极低,因此选用TI公司的TPS70633作为电源芯片。该电源芯片输出为3.3 V,电流为50 mA,完全能满足大多数低功耗应用场合的要求。图3为具体电路,由图3可以看出:该电路非常的简单,只需要简单的外围器件。为了使输出电源的纹波小,在输出部分用了一个2.2μF和0.1μF的电容,另外在芯片的输入端也放置一个2.2μF的滤波电容,进一步减小干扰。

2.3 典型模块电路

2.3.1 实时时钟模块

系统采用芯片DSl302为手持测温仪提供实时时钟,该芯片是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片,内含有一个实时时钟/日历和3l B静态RAM,可提供秒、分、时、日、月、年等时间信息。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式即I2C协议进行通信,具体电路如图4所示,仅需用到三个端口就可实现对该芯片的读写控制,工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1 mW。

2.3.2 温度传感器模块

系统采用的温度传感器为TI公司的TMP275,图5为温度传感器电路,该器件的主要特性包括:50μA功耗、9~12 b可编程分辨率、O.1μA关机电流模式、整个温度范围内出色的稳定性以及-40~+125℃的广泛工作温度范围。该器件还允许多达8个不同地址,以实现接口总线设计的高灵活性,电路中.AO,A1,A2接地用于决定芯片的器件地址。温度传感器TMP275可直接输出数字信号,而无需对采样信号作信号调理和信号的模数转换,可以直接传输给单片机信号处理系统,测温精度±0.5℃。TMP275两线串行接口(引脚SDL,SDA)与I2C总线接口兼容,可直接与其相连。

2.4 人机交互模块

由于系统所用按键较少,因此采用独立式键盘电路,按键电路硬件实现比较简单,具体接口如图6所示,单片机的P1.0,P1.1,P1.2,P1.3分别接四个按键,可充分利用单片机P1口所带的中断功能,按键识别程序实现更加方便。四个按键分别为功能键,温度增、减键,功能确定键。功能键主要完成对实时时钟时间的设定,警示温度上下限的设置、实时温度的存储与调用显示等。警示温度的设定主要由系统所接的3个不同颜色的LED指示灯实现,其中绿灯表示测试温度正常,橙色灯表示接近警示温度,红灯表示超过警示温度,并不断的闪烁提示工作人员。

在本系统中,采用通甩LCD液晶模块1602实现对实时时间、设定温度、实时温度及存储温度的显示。该液晶显示器为16字×2行的字符型液晶模块,以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点,在各类仪表和低功耗系统中得到广泛的应用。具体显示格式为年-月-日;S为温度上限-温度警戒限,示例如表1所示。

3 软件设计

MSP430采用C语言开发环境,大大提高了软件的开发的工作效率,提高了程序的可靠性、可读性及可移植性。主程序与中断程序流程如图6所示。

系统主程序首先完成对系统主控制芯片,键盘,显示器,温度传感器、实时时钟、E2PROM芯片的初始化工作,接着读取温度传感器的温度值,并对读取温度进行处理,转换成可以在液晶显示器上可以显示的数据,调用温度显示程序进行显示。按键的处理放在中断系统中完成,通过对按键的判读,决定完成各项功能,如是否显示存储数据,是否修改温度的上下限,并在退出中断之前更新显示内容。

4 结语

介绍了基于TMP275的手持式温度测试系统的实现,首先介绍了系统设计框图,然后介绍了系统的软硬件设计。系统也可再作改进,根据需要外接USB接口,实现温度数据的实时上传。系统采用的TI的低功耗MSP430单片机芯片,数字式的温度传感器,功耗得到了有效的控制,对于在功耗要求非常严格的场合有很好的应用前景。

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