該設(shè)計(jì)用于參加我們電子的生產(chǎn)競(jìng)賽。 其設(shè)計(jì)的基本要求是制造超低功耗電子溫度計(jì)，可以顯示溫度和時(shí)間。 要求系統(tǒng)溫度誤差小于0.5℃，靜態(tài)功耗小于5μ；W 1.總體設(shè)計(jì)方案可以根據(jù)主題的設(shè)計(jì)要求，在硬件選擇和軟件編程方面降低功耗。 該系統(tǒng)可分為控制模塊、溫度測(cè)量模塊、時(shí)間模塊、驅(qū)動(dòng)顯示模塊、溫度控制和通信模塊等。整個(gè)框圖如圖1所示。各模塊的實(shí)現(xiàn)方案如下:1.1控制模塊采用SPCE061A單片機(jī) SPCE061A是一款16位單片機(jī)，靜態(tài)功耗為2μ；W 單片機(jī)具有一鍵喚醒功能，需要時(shí)可以進(jìn)入睡眠狀態(tài)，有效節(jié)能；并且未使用的端口可以被設(shè)置成輸出狀態(tài)，從而進(jìn)一步降低功耗 時(shí)鐘頻率可以根據(jù)需要修改。 系統(tǒng)的默認(rèn)時(shí)鐘為24.756.MHz，中央處理器時(shí)鐘可以選擇為fosc、fosc/2、fosc/4、fosc/8、fosc/16、fosc/32、fosc/64。降低中央處理器時(shí)鐘頻率可以有效降低功耗，但會(huì)降低系統(tǒng)效率，可以根據(jù)需要選擇。 1.2顯示模塊采用6位液晶數(shù)字顯示玻璃HT1621D，能夠滿足低功耗的要求。 1.3時(shí)鐘模塊采用低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘。 DS1302芯片可以高精度自動(dòng)計(jì)數(shù)秒、分、小時(shí)、天、周、月、年和閏年。數(shù)據(jù)暫存區(qū)采用8字節(jié)暫存隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，工作電壓在2.5 ~ 5.5V范圍內(nèi)，2.5V時(shí)功耗小于300納。 1.4溫度測(cè)量模塊采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20 這種傳感器是a 數(shù)字型傳感器，只需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。與單片機(jī)連接很容易。它可以省去a/d模塊，降低硬件成本，簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路。 另外，DS18B20測(cè)溫范圍為-55 ~+125℃，固有測(cè)溫分辨率為0.5℃，具有測(cè)量范圍寬、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。 1.5通信模塊MAX 232芯片是一種廣泛使用的電平轉(zhuǎn)換裝置，可以為RS232端口提供雙向電平轉(zhuǎn)換 總之，該設(shè)計(jì)的具體框圖如圖2所示。 2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心。不僅是控制器協(xié)調(diào)整個(gè)機(jī)器的工作，而且是數(shù)據(jù)處理器。 凌陽(yáng)SPCE061A的采用將不再詳細(xì)描述。 2.2單片機(jī)與液晶顯示器之間的接口為128段(32次；4)內(nèi)置存儲(chǔ)器的多功能液晶驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)多段液晶字符，這是它的主要特點(diǎn)。同時(shí)，它還包含節(jié)能命令，以有效降低自身功耗 工作電壓為2.4 ~ 5.2V，組態(tài)方式由軟件調(diào)節(jié)。VLCD引腳可以調(diào)節(jié)液晶顯示器的工作電壓。 zui的特點(diǎn)是玻璃面板顯示器功耗低。 具體電路如圖3所示。 2.3溫度傳感器電路DS18B20溫度傳感器是美國(guó)達(dá)利半導(dǎo)體zui新推出的改進(jìn)型智能溫度傳感器。它可以直接讀取測(cè)量溫度，并可以根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)簡(jiǎn)單編程實(shí)現(xiàn)9 ~ 12b 數(shù)字值的讀取模式 電路圖如圖4所示。 2.4 DS1302接口使用DS1302作為主計(jì)時(shí)芯片。為了提高定時(shí)精度，更重要的是DS 1302可以在小的備用電源下繼續(xù)定時(shí)，并且可以選擇充電電流以編程方式對(duì)備用電源充電，這可以確保備用電源基本上不耗電。 具體電路如圖5所示 2.5溫度控制模塊系統(tǒng)通過(guò)控制繼電器線圈的通電和斷電來(lái)加熱或冷卻相應(yīng)的溫度控制系統(tǒng)，將測(cè)量的溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令 如果溫度誤差為0.5℃，大約需要10分鐘才能滿足要求。 控制電路如圖6所示 加熱和冷卻之間的切換是通過(guò)繼電器的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的。 2.6通信模塊系統(tǒng)可以與PC機(jī)的RS232端口通信。RS232電平轉(zhuǎn)換芯片采用MAX232，與SPCE061A的連接如圖7所示。 計(jì)算機(jī)可以存儲(chǔ)和調(diào)用測(cè)量的溫度值，PC機(jī)的通訊可視界面可以顯示特定時(shí)間的溫度值，溫度隨時(shí)間的變化可以用曲線顯示。 通信接口如圖8所示 3.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1如果主要程序是為了降低系統(tǒng)的功耗，軟件也起著重要的作用。 總線上幾乎每個(gè)芯片的訪問(wèn)和每個(gè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換幾乎都是由軟件控制的。如果軟件能夠減少外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)時(shí)間并及時(shí)響應(yīng)中斷，它將大大降低功耗。 系統(tǒng)主程序首先初始化系統(tǒng)，包括設(shè)置定時(shí)器、中斷和端口 圖9是系統(tǒng)的主要流程圖 3.2讀取溫度子程序讀取溫度子程序的主要功能是讀取RAM中的9個(gè)字節(jié)。讀取過(guò)程中需要進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)，當(dāng)校驗(yàn)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，不會(huì)重寫(xiě)溫度數(shù)據(jù)。 程序流程圖如圖10所示。 3.3時(shí)間調(diào)整程序使用三個(gè)調(diào)整按鈕來(lái)調(diào)整時(shí)間，一個(gè)用于換檔控制，另兩個(gè)用于加法和減法。分別定義了控制按鈕、加法按鈕和減法按鈕。 在調(diào)整時(shí)間的過(guò)程中，要調(diào)整的位應(yīng)該不同于其他位，所以增加了閃爍功能，即要調(diào)整的位閃爍，直到下一位被調(diào)整。 閃爍原理是每隔一定時(shí)間，比如50毫秒，關(guān)閉一個(gè)要調(diào)節(jié)的開(kāi)關(guān)。 計(jì)時(shí)器是用來(lái)計(jì)時(shí)的。當(dāng)溢出達(dá)到50ms時(shí)，它將向該位發(fā)送消隱符號(hào)。下次溢出時(shí)，它會(huì)一次又一次發(fā)送正常顯示的值，直到該位的調(diào)整完成。此時(shí)，它將向該位發(fā)送正常顯示的值，并進(jìn)入下一個(gè)調(diào)整閃爍程序。時(shí)間調(diào)整程序的流程圖如圖11所示 4.測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析4.1測(cè)試儀器室溫計(jì)(1℃)，61系列模擬器，HP34401A數(shù)字萬(wàn)用表 4.2硬件調(diào)試(1)硬件調(diào)試時(shí)，首先檢查焊接質(zhì)量是否符合要求，導(dǎo)線之間是否有虛焊點(diǎn)和短路或開(kāi)路。 然后用萬(wàn)用表測(cè)試或通電測(cè)試。測(cè)試正確后，通電檢查液晶顯示器的亮度。一般情況下，采用4 ~ 5.5v的背光電壓可以獲得滿意的效果 (2) DS1302只有3根導(dǎo)線連接到單片機(jī)，易于檢查。它主要檢查DS 1302引腳是否連接到晶體振蕩器和電源 (3) DS18B20在溫度測(cè)量程序設(shè)計(jì)中，將溫度指令發(fā)送給DS18B20進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，程序必須等待DS18B20的返回信號(hào)，一旦線路壞了或斷了，就會(huì)陷入死循環(huán)，所以線路必須檢查清楚。 4.3軟件調(diào)試軟件調(diào)試以子程序?yàn)閱挝恢鹨贿M(jìn)行，zui后實(shí)時(shí)調(diào)試與硬件相結(jié)合 子程序調(diào)試包括:DS1302定時(shí)、讀寫(xiě)程序和顯示程序；SPCE061A讀寫(xiě)程序；DS18B20讀取溫度子程序和溫度轉(zhuǎn)換命令子程序；計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù) 4.4試驗(yàn)結(jié)果分析和試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1和表2 由于DS1302用作計(jì)時(shí)器，因此其計(jì)時(shí)精度相對(duì)較高。 與萬(wàn)年歷相比，用這種方法制成的成品幾乎沒(méi)有誤差。 DS18B20的誤差指數(shù)在0.5℃以內(nèi)，完全適用于一般場(chǎng)合。 功耗測(cè)試結(jié)果表明，靜態(tài)功耗滿足設(shè)計(jì)要求。 5.結(jié)論系統(tǒng)采用凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)和DS18B20等低功耗設(shè)備。經(jīng)過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)靜態(tài)功耗低于給定的zui小值，實(shí)現(xiàn)了溫度值的顯示和處理，實(shí)現(xiàn)了溫度控制，時(shí)間顯示準(zhǔn)確。 該系統(tǒng)性價(jià)比較高，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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