便携式高精度测温仪的设计

　　长期以来,在各种工业生产和测量过程中,温度测量一直起着十分重要的作用。用常规的测量方法测量,检测精度要求较高时,调理电路复杂,使系统的稳定性很难得到保证,且成本较高。而复杂结构带来的功耗与体积问题,阻碍了便携式高精度测温仪的发展应用。

　　本文介绍的测温仪以TI公司生产的具有超低功耗和高功能集成特点的MSP430P325为控制器,用两个Pt100铂电阻完成两路温度检测,检测得出的温度及由两路温度计算得出的温度差通过液晶显示器LCD显示,并由LED(发光二极管)指示灯进行两路温度及温度差的越限报警。测温仪的测温精度可达到0.05℃。

　　1　测温仪结构

　　1.1　测温仪结构分析

　　图1所示为以MSP430P325混合信号微处理器为核心构建的测温仪的结构示意图。通过内置的A/D模块中的A0和A1通道口分别传入回路1和回路2的温度信号,而通过A2口传入补偿回路中的补偿信号,经A/D转换及换算处理后,分别得出回路1的温度值T1和回路2的温度值T2,并根据求差运算模块由T1和T2计算出两路温度差ΔT(也可根据需要计算T1与T2之间的一定关系值,只需把软件模块中的求差运算模块替换成相应的运算模块即可)。分别由LCD显示以上的T1,T2和ΔT,也可根据需要经P0.0口由总线传输。在测温仪系统中,可由按键设置两路温度T1,T2及二者温差ΔT的上、下限值,并由软件

判断其是否越限,然后分别由6个输出端口TP0~TP5控制相应的LED指示灯(或由蜂鸣器进行声音报警),实现报警功能。由测温仪的结构图可以看出,以MSP430P325为核心构建的双路测温仪,结构简单,所需外部器件极少,因而体积小,再加上MSP430P325微处理器的低功耗特点,该测温仪便携式优点十分突出。而MSP430P325微处理器内置的A/D模块精度高达14位,且A/D模块中的转换通道A0~A3可用作恒流源输出端,实现对电阻型传感器的精确测量,微处理器内还集成有看门狗定时器等模块,使得该测温仪的高精度得到了保障。

　　1.2　MSP430P325混合信号微处理器

　　本测温仪的核心部件为MSP430P325混合信号微处理器,其功能模块示意图如图2所示[1]。该微处理芯片采用16位RISC指令结构,指令周期为300 ns。芯片的最大特点是超低功耗和高功能集成度。芯片可使用电池长期工作,其备用模式的功耗低于0.1μA。芯片内置16 kB的存储器,且具有安全熔丝保护程序代码的功能。该微处理芯片提供一个完整的14位带6路输入A/D转换和一个完整的84段LCD驱动,在数据传输方面,它带有一个UART接口,具有数据远距离通讯功能。总的来说,该芯片集成度高、性能优越,以它为核心构建温度仪表,所需外围器件少、稳定性好、性价比高,是构建便携式高精度测温仪的理想选择。