用MSp430设计极低功耗数字温度计

　　概述

　　很多地方都需要测量温度。在设计温度遥测系统时，通常需要采用电池供电的极低功耗模块。传统的测温手段比较多，但不论是采用分立晶体管、热敏电阻，或者是热电偶，功耗都降不下来。本文介绍了一种满足低功耗要求的可行方案(如图l所示)，该方案使用一枚极低功耗的、带Flash存储器的Mcu，以及数字温度传感器、液晶模块(LCD)和一个32妞z的钟表用振荡器。该方案的突出特点是节能耐用，仅需一枚纽扣电池，就可以连续工作10年以上。

　　工作原理

　　图1所示MCU扩展系统的电源是一枚CR-2032型纽扣式锉电池，这种电池的容量为220mAh。要让系统达到连续工作10年(87600小时)的要求，允许的最大负载电流可以用以下方法计算出来:220nlAh/87，600小时=2.51林A这个测温系统不但要测量温度，还要连续显示测量结果。当系统处于单步模式时，TMp10O温度传感器每完成一次测量，就会自动进人关断模式，此时的典型功耗为0.1A;系统处于节能低功率模式(LPM3)时，晶振、LCD驱动器和16位定时器继续工作，此时MSP430的典型功耗为0.9;3位半LCD的典型功耗为1。

　　系统每个工作周期的耗电情况如图2所示，温度传感器、MCU和LCD的总功耗平均值为2.45必。为了尽可能延长电池的使用寿命，在工作周期内的绝大多数时间，系统都处于等待模式。

　　硬件设计说明

　　电池加上一只0.1林F的去祸电容，构成了这个系统的电源。MCU的复位端连接一只68k的上拉电阻，时钟脉冲(ACLK)768KHz的钟表用晶体。在rC总线的SCL(时钟)和SDA(数据)上，分别连接一只1OK的上拉电阻。系统采用一个三位半LCD来指示温度。MCU内置LCD驱动模块，最多可以显示4个24段图形，最大可控制段数为%。图示系统中采用了rltonix公司生产的LCD模块，1个公共端，总的显示段数为24。

　　工作原理

　　MCU同温度传感器之间通过IZC总线连接。rC总线占用2条MCU输人输出口线，二者之间的通信完全依靠软件完成。温度传感器的地址可以通过2根地址引脚设定，这使得一根rC总线上可以同时连接8个这样的传感器。本方案中，传感器的7位地址已经设定为1001000。MCU需要访问传感器时，先要发出一个8位的寄存器指针，然后再发出传感器的地址(7位地址，低位是WR信号)。传感器中有3个寄存器可供MCU使用，8位寄存器指针就是用来确定MCU究竟要使用哪个寄存器的。本方案中，主程序会不断更新传感器的配置寄存器，这会使传感器工作于单步模式，每更新一次就会测量一次温度。

　　要读取传感器测量值寄存器的内容，MCu必须首先发送传感器地址和寄存器指针。MCu发出一个启动信号，接着发出传感器地址，然后将RD/WR管脚设为高电平，就可以读取测量值寄存器。