TMP275在手持式实时测温仪中的应用
tmp275在手持式实时测温仪中的应用
摘要：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。
0 引言
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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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。
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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。
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4 结语
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