低功耗智能便攜式溫度測量儀的研究畢業(yè)設計

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p>　　題目：低功耗智能便攜式溫度測量儀的研究</p><p><b>　　—硬件設計</b></p><p>　　系 別： 電子信息系 </p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>

2、;　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　年月</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文

3、）任務書</p><p>　　系別 電子信息系 專業(yè) 自動化 班級 姓名 學號 </p><p>　　1.畢業(yè)設計（論文）題目： 低功耗智能便攜式溫度測量儀的研究—硬件設計 </p><p>　　2.題目背景和意義：溫度測量在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學研究及高新技術開發(fā)過程中是一個極其普遍而重要的測量項目。現(xiàn)代電子檢測

4、技術正朝著高集成度、低功耗、可編程以及數(shù)字化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的指針式溫度指示器已經(jīng)跟不上社會的發(fā)展需求。國內(nèi)外在便攜式溫度測 量儀這方面的研究及應用也相當多，便攜式電子設備的重要指標之一就是低功耗，低功耗是國際上節(jié)能和綠色環(huán)保的要求，是全球化的熱潮。本設計可達工作5年不換電池的儀器，3 秒刷新一次且精度比較高，價格比較低。 </p>

5、<p>　　3.設計(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術指標）：</p><p>　　1根據(jù)系統(tǒng)結構的特點，提出總體設計方案； </p><p>　　2設計本系統(tǒng)的硬件電路（包括：電源模塊電路、單片機控制電路、鍵盤電路顯示電路報警電路等），并對每個模塊進行仿真、調(diào)試；精度達到0.2%；

6、 </p><p>　　3 硬件電路板安裝、調(diào)試 </p><p>　　4結合系統(tǒng)硬件設計和應用軟件設計總體聯(lián)合調(diào)試； </p><p>　　4.設

7、計的基本要求及進度安排（含起始時間、設計地點）： 工作方案進度計劃： </p><p>　?。?）1～3周，基本資料的查找，了解單片機、傳感器等相關知識； </p><p>　?。?）4～6周，研究原理設計及功能分析； </p>&l

8、t;p>　?。?）7～13周，能夠給出系統(tǒng)改進的措施，并給出硬件電路圖； </p><p>　?。?）14～15周，完成主要部分的電路圖，并與軟件系統(tǒng)整機仿真調(diào)試； </p><p>　?。?）16～18周，撰寫論文，完成畢業(yè)設計答辯。

9、 </p><p>　　5.畢業(yè)設計（論文）的工作量要求 </p><p>　?、?實驗（時數(shù)）*或?qū)嵙暎ㄌ鞌?shù)）： 120天 </p><p>　?、?圖紙（幅面和張數(shù)）*：

10、 2幅 </p><p>　?、?其他要求： </p><p>　　指導教師簽名： 年 月 日</p>

11、;<p>　　學生簽名： 年 月 日</p><p>　　系（教研室）主任審批： 年 月 日</p><p>　　說明：1本表一式二份，一份由學生裝訂入附件冊，一份教師自留。</p><p>　　2 帶*項可根據(jù)學科特點選填。</p>&l

12、t;p>　　低功耗智能便攜式溫度測量儀的研究——硬件設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　溫度測量是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學研究及高新技術開發(fā)過程中一個極其普通而重要的測量項目。本論文研究了一種低功耗智能便攜式溫度測量儀，該測溫儀采用PT1000熱電阻傳感器，16位高集成度、超低功耗單片機MSP430F4250，充分利用單片機的相關

13、技術、測溫技術、報警技術、LCD顯示技術、串口技術，不但發(fā)揮了低功耗智能便攜式溫度測量儀的測溫功能，而且還擁有報警與通信功能，手動復位功能使用戶能隨時測量溫度的變化，超低功耗能夠使用戶不必擔心電能不足的問題。通過對系統(tǒng)的調(diào)試，實驗結果證明該設計達到了預期目標，完成了系統(tǒng)的便攜式和低功耗的要求。</p><p>　　關鍵詞：低功耗；溫度測量儀 ；MSP430F4250；PT1000</p><p

14、>　　Low-power Intelligence Portable Temperature </p><p>　　Measuring Meter—— Hardware Design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The temperature measurement is a very com

15、mon and important measurement item in industry and agriculture production. What this paper research is the low-power consumption intelligence portable temperature measuring instrument, this temperature measuring instrume

16、nt uses the thermal resistance sensor ,16 position high integration and low power consumption monolithic integrated circuit MSP430F4250, this system make full use of microcontroller technology, thermometry, and alarm tec

17、hnology, LCD displa</p><p>　　Key Words: Low power consumption; Temperature measurement instrument; MSP430F4250; PT1000</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1<

18、;/b></p><p>　　1.1溫度測量儀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2本論文的意義及主要內(nèi)容2</p><p>　　2 低功耗智能便攜式溫度測量儀的總體方案3</p><p>　　2.1低功耗智能便攜式溫度測量儀系統(tǒng)總體結構3</p><p>　　2.1.1低功耗智能便攜式溫度測量儀

19、結構框圖3</p><p>　　2.1.2低功耗智能便攜式溫度測量儀的各模塊4</p><p>　　2.2低功耗智能便攜式溫度測量儀工作過程描述5</p><p>　　3 低功耗智能便攜式溫度測量儀的硬件設計7</p><p>　　3.1單片機控制電路7</p><p><b>　　3.2電源模塊

20、8</b></p><p>　　3.3復位與晶振模塊9</p><p>　　3.4信號處理模塊10</p><p>　　3.5顯示模塊12</p><p>　　3.5.1 MSP430液晶驅(qū)動模塊的主要特點13</p><p>　　3.5.2液晶驅(qū)動方法13</p><p&g

21、t;　　3.5.3 LCD控制器與LCD_A控制器的比較14</p><p>　　3.5.4 RT12864M漢字圖形點陣液晶顯示模塊15</p><p>　　3.6報警模塊15</p><p>　　3.7鍵盤與LED燈模塊15</p><p>　　3.8串口通信模塊17</p><p>　　3.9降低功耗的

22、硬件措施17</p><p>　　3.9.1晶體管的性質(zhì)17</p><p>　　3.9.2選用低功耗單片機17</p><p>　　3.9.3選用低功耗外圍電路和器件18</p><p>　　3.9.4選擇低功耗的工作方式18</p><p>　　4 實驗調(diào)試19</p><p>

23、;　　4.1低功耗智能便攜式溫度測量儀的PCB制作19</p><p>　　4.1.1 PCB板布局19</p><p>　　4.1.2 PCB的布線19</p><p>　　4.2低功耗智能便攜式溫度測量儀調(diào)試20</p><p>　　4.2.1低功耗智能便攜式溫度測量儀分析20</p><p>　　4.3

24、低功耗智能便攜式溫度測量儀改進方法20</p><p><b>　　5 結論21</b></p><p><b>　　參考文獻22</b></p><p><b>　　致 謝23</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明24</p>

25、<p>　　畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明25</p><p>　　附錄1 電路原理圖26</p><p>　　附錄2 電路PCB板27</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1溫度測量儀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　儀器儀表在生產(chǎn)發(fā)展、科學研究

26、以及人們的日常生活中有著十分重要的作用。隨著微型計算機技術及嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，儀器儀表朝著高集成度、低功耗、可編程以及數(shù)字化的方向發(fā)展。為了對傳統(tǒng)儀器儀表進行更新?lián)Q代，近些年各研究和使用單位正致力于智能儀表開發(fā)和應用工作[1]。</p><p>　　溫度是關于物體冷熱程度的度量，是自然界主要的物理量之一，而溫度測量是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科研等部門最普遍的測量項目，溫度在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學研究及高新技術開發(fā)過程中是

27、一個極其普遍而重要的測量參數(shù)，溫度測量儀現(xiàn)已廣泛應用于農(nóng)業(yè)實驗室，工業(yè)，環(huán)保，衛(wèi)生防疫，倉儲運輸，博物館，溫室等領域，因此溫度測量技術的研究是一個很重要的課題[2]。</p><p>　　溫度是表征物體冷熱程度的參數(shù)，它不能像質(zhì)量，長度那樣用直接比較的法來獲得量值，只能通過物質(zhì)與溫度有關的其它物理性質(zhì)來測量它，例如物體體積、粘度、電導率等。溫度測量是通過溫度傳感器來實現(xiàn)的，溫度測量的過程就是通過溫度傳感將被測對象

28、的溫度值轉(zhuǎn)換成電或其它形式的信號，傳遞給信號處理電路進行信號處理轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來。一般的溫度測量儀器通常都是由溫度傳感器和信號處理這兩部分組成的，具備檢測以及顯示兩個功能。對于簡單的溫度測量儀說，檢測和顯示這兩部分是連在一起的，例如水銀溫度計，但是在較為復雜的度測量儀中則分成獨立的兩個部分，中間用導線聯(lián)接起來，例如熱電阻或電偶是檢測部分，而相應的指示和記錄儀表是顯示部分。</p><p>　　按照對物體測量的

29、不同方式，溫度測量儀可以分為接觸式和非接觸式兩大型。在測量溫度的時候，測溫儀檢測部分如果直接與被測介質(zhì)直接接觸的則為接觸式溫度測量儀；如果檢測部分沒有與被測介質(zhì)直接接觸，則稱為非接觸溫度量儀。</p><p>　　社會的快速發(fā)展，使得溫度測量的要求也越來越高，目前市場上出現(xiàn)了各式各樣的便攜式溫度測量儀，能滿足不同測溫需要。隨著電子器件的不斷發(fā)展便攜式數(shù)字溫度測量儀已逐漸得到應用，由于它配有各種樣式的熱電偶和熱電探

30、頭，使用時比較方便靈活；另外，便攜式紅外輻射溫度計的發(fā)展也很迅速，裝有微處理器的便攜式紅外輻射溫度計具有存貯和計算的功能，能顯示一個被測表面的多處溫度，或一個點溫度多次測量平均溫度、最高溫度和最低溫度等不同的參數(shù)。</p><p>　　此外，還有多種其它類型的溫度測量儀，例如用晶體管測溫元件和光導纖維測溫</p><p>　　元件構成的儀表；采用熱象掃描方式的熱象儀，可直接拍攝和顯示被測物

31、體溫度場的熱象圖，可用于檢查大型爐體、發(fā)動機等的表面溫度分布；另外還有利用激光，測量物體溫度分布的溫度測量儀器等[3]。</p><p>　　1.2本論文的意義及主要內(nèi)容</p><p>　　本論文的意義在于溫度測量在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學研究及高新技術開發(fā)過程中是一個極其普遍而重要的測量項目。現(xiàn)代電子檢測技術正朝著高集成度、低功耗、可編程以及數(shù)字化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的指針式溫度指示器已經(jīng)跟不

32、上社會的發(fā)展需求。國內(nèi)外在便攜式溫度測量儀這方面的研究及應用也相當多，便攜式電子設備的重要指標之一就是低功耗，低功耗是國際上節(jié)能和綠色環(huán)保的要求，是全球化的熱潮。經(jīng)過對市面上現(xiàn)有智能便攜式測溫儀的了解，發(fā)現(xiàn)測溫儀功耗基本都在180μW以上，大部分只能做到工作3年不換電池，如果工作5年不換電池的儀器基本都是3秒刷新一次，或者需要通過系統(tǒng)自動關機才能實現(xiàn)長時工作，而且精度比較低，價格比較高。</p><p>　　本論

33、文研究了一種超低功耗智能便攜式溫度測量儀，該測溫儀采用熱電PT1000傳感器，16位高集成度、超低功耗單片機MSP430F4250，實現(xiàn)對溫度信號的采集和處理。通過選用低功耗元件和軟件的優(yōu)化，使得系統(tǒng)總體功耗變得非常低：統(tǒng)控制在每秒刷新一次，功耗小于90μW，3V電池供電，工作電流小于30μA，工作5年不需更換電池；而且測溫范圍寬-200.0℃~850.0℃，精度達到0.2%，且穩(wěn)定度高。</p><p>　　本

34、論文主要介紹了一種應用鉑熱電阻傳感器，16位高集成度、超低功耗單片機MSP430F4250，實現(xiàn)對溫度信號的采集和處理的超低功耗智能便攜式溫度測量儀。第1章介紹了溫度測量儀發(fā)展現(xiàn)狀及本課題主要內(nèi)容。第2章介紹低功耗智能便攜式溫度測量儀的總體方案。第3章分析了低功耗智能便攜式溫度測量儀的硬件設計的各個模塊。第4章分析了實驗調(diào)試結果分析以及需要改進的地方。第5章給出了結論和展望。</p><p>　　2 低功耗智能

35、便攜式溫度測量儀的總體方案</p><p>　　2.1低功耗智能便攜式溫度測量儀系統(tǒng)總體結構</p><p>　　本論文以單片機為中心，以低功耗為目的對溫度進行檢測。設計前先確定系統(tǒng)CPU的類型，而在超低功耗方面CPU的選擇，MSP430單片機是TI公司1996年開始推向市場的超低功耗微處理器，另外他還集成了很多模塊功能，從而使得用一片MSP430芯片可以完成多片芯片才能完成的功能，大大縮

36、小了產(chǎn)品的體積與成本。如今，MSP430單片機已經(jīng)用于各個領域，尤其是儀器儀表、監(jiān)測、醫(yī)療器械以及汽車電子等領域。</p><p>　　2.1.1低功耗智能便攜式溫度測量儀結構框圖</p><p>　　如圖2.1所示，該圖為低功耗智能便攜式溫度測量儀系統(tǒng)結構框圖。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)結構框圖</p><p>　　2.1.2低功

37、耗智能便攜式溫度測量儀的各模塊</p><p>　　(1) 單片機：便攜式智能設備體積小，重量輕，從電路的角度看，自然要求設備電路簡單，功耗低，功能滿足要求。為了實現(xiàn)智能化，在設計電路方案時，一般都會使用單片微型計算機，簡稱單片機。單片機品種多，功能強，可靠性高，可以滿足智能設備的多種需要?，F(xiàn)在單片機越來越廣泛采用CMOS工藝，使功耗更是大幅度下降，應用較多的低功耗單片機有:Intel公司80C31/80C51/

38、87C51、80C196；ATMEL公司的AT89LV5X系列；Microchip公司的PIC系列等，TI公司的MSP430系列。其中有些單片機的功耗非常低，例如德州儀器(TI)公司生產(chǎn)的MSP430系列單片機。MSP430系列單片機功耗超低，是一種16位的RISC混合信號處理器，該單片機中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用起來靈活方便。當系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時，用中斷請求將它喚醒只需要6μS的時間。MSP430系列單片機采用的是1.8

39、~3.6V的電源電壓。在1MHz的時鐘條件下運行時，芯片的耗電電流在200~400μA左右，時鐘關斷模式下最低功耗只有 0.1μA。由于系統(tǒng)運行時打開的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功</p><p>　　(2) 電源：智能便攜式電子設備一般要求便于攜帶，所以要重量輕而且體積小，因此一般不用交流供電。由于它顯示通常采用LCD液晶顯示器，電路一般選用功耗非常低的CMOS集成電路，因而整個系統(tǒng)功耗非常小，

40、可以采用電池為系統(tǒng)供電。</p><p>　　(3) 晶振：為單片機正常工作提供穩(wěn)定的時鐘信號，晶振是構成單片機最小系統(tǒng)的成員之一，本系統(tǒng)采用12M晶振。</p><p>　　(4) 復位：使單片機能夠從程序開始重新運行，本系統(tǒng)采用手動復位，人為的控制單片機的復位，同時復位也是構成單片機最小系統(tǒng)的組成部分。</p><p>　　(5) 溫度傳感器：在工業(yè)測溫領域中，

41、常用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻溫度傳感器。熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關的參量進行檢測的裝置。將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器；將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢變化的稱為熱電偶傳感器。本課題選用的傳感器是熱電阻PT1000溫度傳感器。</p><p>　　(6) 信號放大電路：利用具有放大功能的電子電路，將微弱的電流或電壓等信號放大處理，轉(zhuǎn)換成我們所需要的值，這

42、里是使溫度傳感器的小電流信號得以放大供單片機使用。由于由溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，信號很微弱，需要進行放大才能供給單片機。</p><p>　　(7) LCD顯示：經(jīng)常使用的LED由于體積大和功耗方面的原因已經(jīng)不能滿足人們特定的需要，而越來越多地使用液晶LCD。液晶顯示器的原理是利用液晶的物理特性，通電時導通，排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過。通過和不通過的組合就可以在屏幕上

43、顯示出圖像來。由于液晶是通過環(huán)境光來顯示信息的，液晶本身不主動發(fā)光，所以液晶功耗很低，更加適合于單片機低功耗系統(tǒng)。選用低功耗的液晶顯示器LCD作為顯示器件，該顯示器的優(yōu)點是工作電壓低、微功耗、使用方便（體積小、外形薄、平板式顯示），是便攜式智能設備顯示器件的首選。該系統(tǒng)中的顯示器主要是顯示溫度的測量值，如果有可能還可以增加時間模塊，該顯示屏同時顯示時間[11]。</p><p>　　(8) 報警：當電源電壓低于系

44、統(tǒng)所需要的最低電壓時系統(tǒng)會自動提示更換電池的報警；溫度超過溫度傳感器的測量范圍時，系統(tǒng)也會自動報警，否則會損壞溫度傳感器甚至整個系統(tǒng)。當出現(xiàn)以上情況時，報警器的蜂鳴器會發(fā)出聲音，提醒我們采取相應的措施。</p><p>　　(9) 鍵盤：鍵盤的作用是發(fā)送命令以確定對溫度進行測量或?qū)纹瑱C進行復位，本系統(tǒng)賦予四個按鍵，當需要復位時按下復位鍵，系統(tǒng)重新回到初始狀態(tài)，當需要測量溫度時按下測量鍵，系統(tǒng)對溫度進行測量，為了

45、減少電量的消耗，不用時可以關閉該系統(tǒng)，最后一個按鍵可以用作系統(tǒng)擴展模塊。</p><p>　　(10) 串口：串行接口是一種可以將接受來自CPU的并行數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為連續(xù)的串行數(shù)據(jù)流發(fā)送出去，同時可將接受的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)字符供給CPU的器件。串口使該系統(tǒng)與上位機相連進行數(shù)據(jù)傳輸，當系統(tǒng)對溫度進行測量時，可以將測量的結果傳給上位機，更好的對溫度進行控制。</p><p>　　(11

46、) LED燈：指示單片機的工作狀態(tài)，本系統(tǒng)采用4個LED指示燈，該系統(tǒng)的LED指示燈與鍵盤是對應的，當按下復位鍵時，對應到復位燈會亮起，當按下測量鍵時，相應的測量燈會亮起，當出現(xiàn)報警時，報警燈會不停的閃爍。當系統(tǒng)處于關閉狀態(tài)時所有的燈都滅，這樣才能更好的了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)。</p><p>　　2.2低功耗智能便攜式溫度測量儀工作過程描述</p><p>　　本論文以單片機為中心，以低功耗

47、為目的對溫度進行檢測。單片機要正常工作，必須有電源、晶振、復位，構成單片機工作所需的最小系統(tǒng)，否則單片機就不能工作。溫度傳感器將外界的溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過放大電路將信號進行放大并輸入單片機，這步是必須的，否則輸入單片機的信號時無用的。單片機自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊，這樣不必增加A/D轉(zhuǎn)換模塊，該模塊將信號進行A/D轉(zhuǎn)換，變換成單片機能夠處理的數(shù)字信號，因為單片機是不識別模擬信號的。再經(jīng)過單片機的運算將溫度輸出到LCD顯示屏幕上。單片機的

48、運算時消耗電能最多的部分，想要從根本上降低整個系統(tǒng)的功耗，就必須降低單片機的功耗，因此在選擇單片機時非常關鍵，既要滿足系統(tǒng)的要求，又要符合實際情況，所以選擇MSP430系列單片機。系統(tǒng)工作時會不停的掃描鍵盤，檢查鍵盤是否有按下的鍵。當鍵盤按下復位鍵時，系統(tǒng)檢測到該鍵按下時，相應的LED燈會亮，單片機進行復位，當不需要系統(tǒng)工作時，按下關閉鍵，系統(tǒng)檢測到該鍵按下時，單片機就會停止工作。對于按鍵的檢測，要加上去抖措施，否則系統(tǒng)會出錯，因為單片

49、機工作時間都是納秒與毫秒的級別，人的反應時間至少要0.2秒，時間差距大，現(xiàn)實過程中也會不小</p><p>　　3 低功耗智能便攜式溫度測量儀的硬件設計</p><p>　　根據(jù)硬件結構框圖，設計了各個模塊的硬件電路圖。在protel99se軟件畫了系統(tǒng)的硬件電路圖，并且進行了電器規(guī)則檢查。</p><p>　　3.1單片機控制電路</p><

50、p>　　單片機控制電路圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1單片機控制電路圖</p><p>　　(1) MSP430系列單片機主要特點：低電源電壓范圍，1.8~3.6V，超低功耗，高速的運算能力，16位RISC架構，125ns指令周期；多通道10-14位A/D轉(zhuǎn)換器、雙路12位D/A轉(zhuǎn)換器、比較器、液晶驅(qū)動器、電源電壓檢測、串行口SART(以RT/SPI)、硬件乘法器、看

51、門狗定時器、多個16位、8位定時器(可進行捕獲，比較，PWM輸出)、DMA控制器；FLASH存儲器，不需要額外的高電壓就在運行中由程序控制寫擦除和段的擦除；MSP430芯片上包括JTAG接口，仿真調(diào)試通過一個簡單的JTAG接口轉(zhuǎn)換器就可以方便的實現(xiàn)如設置斷點、單步執(zhí)行、讀寫寄存器等調(diào)試；快速靈活的變成方式，可通過JTAG和BSL兩種方式向CPU內(nèi)裝在程序。應用MSP430系列單片機構建應用系統(tǒng)，進行總體設計時要考慮選型的問題，選擇MSP

52、430系統(tǒng)單片機型號應該遵循以下原則：</p><p>　　a. 選擇最容易實現(xiàn)設計目標而且性能/價格比高的機型；</p><p>　　b. 在研制任務重，時間緊的情況下，首選熟悉的機型；</p><p>　　c. 欲選的機型在市場上有穩(wěn)定充足的貨源。</p><p>　　MSP430系列的FLASH型單片機在系統(tǒng)設計、開發(fā)調(diào)試及實際應用上都

53、具有顯著優(yōu)勢，使應用程序升級和代碼改進更為方便，成為國內(nèi)應用的主流機型。其存儲器模塊是目前業(yè)界所有內(nèi)部集成FLASH存儲器產(chǎn)品中能耗最低的一種，消耗功率僅為其他采用FLASH存儲器的微控制器的1/5。FLASH的主要優(yōu)點是結構簡單，集成密度大，點可擦寫，成本低。由于FLASH可以局部擦除，且寫入、擦除次數(shù)可達數(shù)萬次以上，從而使開發(fā)微控制器不再需要昂貴的專用仿真器。</p><p>　　根據(jù)需要，在MSP430系列

54、中選定MSP430F4250這款單片機[12]。</p><p>　　(2) MSP430與外圍設備的接線介紹 </p><p>　　單片機的RST引腳為復位引腳，所以該引腳與手動復位設備相連，低電平有效；</p><p>　　單片機的DVcc、DVss為數(shù)字電源的正負，AVss、AVcc、Vref為模擬電源的正負和模擬參考電壓。這五個引腳共同構成了單片機的供電系統(tǒng)

55、，為單片機提供電能，保證單片機正常工作；</p><p>　　單片機的XIN、XOUT為單片機的晶振引腳，外部提供的晶振與該引腳相接，為單片機提供準確的時鐘信號；</p><p>　　單片機的P6.0/A0+、P6.1/A0-引腳為模擬輸入，從傳感器傳過來的信號為模擬信號由此引腳輸入，P1.4/A3~/DAC0該引腳為A/D轉(zhuǎn)換引腳；</p><p>　　單片機自帶

56、該模塊，要進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，所以要接該引腳。單片機的P6.4~P6.7作為通用I/O口，與外圍的鍵盤模塊相接；</p><p>　　單片機的COM0~COM3、P2.0~P2.6這11個引腳與單片機的LCD顯示屏相連，用來顯示經(jīng)過單片機處理的溫度結果；</p><p>　　單片機的P2.7、P5.5~P5.7作為通用I/O口與LED燈相連，用來指示單片機的工作狀態(tài)；</p>&l

57、t;p>　　單片機的P5.0也是作為通用I/O口與報警模塊相連，供系統(tǒng)報警；</p><p>　　單片機的P1.0與P1.1與外圍的串口相連，用來使單片機與上位機進行通信。</p><p><b>　　3.2電源模塊</b></p><p>　　如圖3.2所示，單片機的電源模塊。</p><p>　　(1) 系統(tǒng)的

58、電壓選擇 </p><p>　　系統(tǒng)功耗與系統(tǒng)供電電壓有密切的關系，一般成正比，所以供電電壓越高，系統(tǒng)功耗也就越大。因為便攜式智能設備通常是由電池供電，故應盡量采用低電壓供電，這樣即有利于減少系統(tǒng)的功耗，又能用方便的電池供電。這樣才能符合設計的要求。</p><p><b>　　圖3.2電源電路</b></p><p>　　(2) 低功耗智能便

59、攜式電子設備的電源供給 </p><p>　　智能便攜式電子設備一般要求便于攜帶，所以要重量輕而且體積小，因此一般不用交流供電。由于它顯示通常采用LCD液晶顯示器，單片機選用超低功耗，把器件的功耗都盡可能的降低到最小，因而整個系統(tǒng)功耗非常小，可以采用電池為系統(tǒng)供電。</p><p>　　綜上所述，該系統(tǒng)采用3號電池為整個系統(tǒng)供電是最佳的，是可以實現(xiàn)的。</p><p&

60、gt;　　3.3復位與晶振模塊</p><p>　　如圖3.3所示，單片機的復位模塊與晶振模塊。</p><p>　　圖3.3 復位與晶振電路圖</p><p>　　圖3.2和圖3.3構成單片機的最小系統(tǒng)，可以保證單片機正常工作。圖3.3左為單片機的手動復位電路，RST與單片機的RST相連，當單片機工作時需要復位時，按下S5，電容這時已經(jīng)放電，電容通過S5形成回路，

61、放電，這時單片機復位端為低電平，經(jīng)過一段時間單片機復位。圖3.3右為單片機的晶振電路。外接晶振可以為單片機提供精度很高的系統(tǒng)時鐘頻率。晶振的頻率必須與電容相匹配，否則提供的時鐘信號不準。該引腳與單片機的XIN、XOUT相連，這里采用12M的晶振為單片機提供準確的時鐘信號。</p><p><b>　　3.4信號處理模塊</b></p><p>　　如圖3.4所示，單片

62、機的信號處理模塊。</p><p><b>　　a. 傳感器 </b></p><p>　　圖3.4的最左端為溫度傳感器PT1000，在工業(yè)測溫領域中，常用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻溫度傳感器。熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關的參量進行檢測的裝置。將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器；將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢變化的

63、稱為熱電此外，還有多種其它類型的溫度測量儀，例如用晶體管測溫元件和光導纖維測溫傳感器[4]。</p><p>　　圖3.4 信號處理電路圖</p><p>　　熱電阻傳感器：熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。</p><p><b>

64、;　　(1) 鉑電阻 </b></p><p>　　鉑易于提純，在高溫和氧化性介質(zhì)中物理化學性質(zhì)穩(wěn)定，電阻率較大，能耐較高的溫度；制成的鉑電阻輸出—輸入特性接近線性。鉑電阻的電阻值與溫度之間的關系：</p><p>　　0~ (3.1) </p><p>　　-200~ (3.2) <

65、;/p><p>　　鉑電阻制成的溫度計，除作溫度標準外，還廣泛應用于高精度的工業(yè)測量。由于鉑為貴金屬，一般在測量精度要求不高和測溫范圍較小時，均采用銅電阻。</p><p><b>　　(2) 銅電阻 </b></p><p>　　銅在-50~150℃范圍內(nèi)銅電阻化學、物理性能穩(wěn)定，輸出一輸入特性接近線性，價格低廉。當溫度高于100℃時易被氧化，

66、因此適用于溫度較低和沒有浸蝕性的介質(zhì)中工作。</p><p>　　(3) 其他熱電阻 </p><p>　　鎳使用溫度范圍是-50~100℃和- 50~150℃。但目前應用較少，鎳非線性嚴重，材料提取也困難。但靈敏度都較高，穩(wěn)定性好，在自動恒溫和溫度補償方面的應用較多。錮電阻適宜在-269~258℃溫度范圍內(nèi)使用，測溫精度高，靈敏度是鉑電阻的10倍，但是復現(xiàn)性差。</p>

67、<p>　　綜合上述特點我們選用鉑電阻。鉑電阻的電阻值與溫度之間的關系可以用以下公式描述：</p><p><b>　　(3.3)</b></p><p>　　溫度t在-200~，A=，B=，當t>0時，C=0；t<0時，C=。</p><p>　　根據(jù)歐姆定律V=IR，如果其中I就是流過鉑電阻的電流，V是鉑電阻兩端的電壓

68、，R是鉑電阻的電阻值，I是由CPU提供給鉑電阻的，I越大，系統(tǒng)功耗越大，V是系統(tǒng)要采集的信號，當I一定時，V越大那么抗干擾性能就越好，因為某一個特定的干擾信號的幅值是一定的，當V變大時，干擾信號與其比值就變小，所以抗干擾能力就高[14]。</p><p>　　因此選用 PT1000，因為它產(chǎn)生同樣大的信號流過的電流比PT100小10倍，也就是說，在采樣時，同樣大小的電壓信號，需要的電流比PT100小得多，所以可以

69、降低功耗，其測量范圍為-200℃~+850℃。而且 PT1000穩(wěn)定性好，可以采用軟件措施進行非線性補償。選用熱電偶傳感器同樣可實現(xiàn)低功耗，其精度比 PT1000差，但測量溫度值比較高，一般500度以上選用熱電偶測量。</p><p>　　如圖3.4，信號放大電路，溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換為小電壓信號，然后傳給信號放大電路，放大電路的放大倍數(shù)為12k/3k+1=5，放大電路將信號放大后，傳給單片機，單片機自帶A/D轉(zhuǎn)

70、換模塊，信號只有經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，單片機才能處理[15]。</p><p><b>　　b. A/D轉(zhuǎn)換器</b></p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件或設備，它是模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)或計算機之間的接口。A/D轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)方法有多種，用不同的方法實現(xiàn)的A/D轉(zhuǎn)換器具有不同的特性。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術指標：</p

71、><p>　　(1) 分辨率：對于A/D轉(zhuǎn)換器來說，分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼時，輸入的模擬電壓變化量。具體定義為滿量程電壓與之比值，其中n就是A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。例如：12位的ADC能夠分辨出滿刻度的，或滿刻度的0.24%。所以一個12位ADC的滿刻度為10V，那么該ADC能夠分辨出的輸入電壓變化的最少值為2.4mV。由于ADC分辨率的高低取決于位數(shù)的多少，所以通常也以ADC的位數(shù)來表示分辨率。</

72、p><p>　　(2) 量化誤差：量化誤差是由A/D轉(zhuǎn)換器的有限分辨率而引起的誤差。如果不計其它誤差，一個分辨率有限的A/D轉(zhuǎn)換器的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線，它分辨率無限的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換特性曲線(直線)之間的最大偏差，我們將其稱為量化偏差。對于在零刻度處有 1/2LSB偏移的A/D轉(zhuǎn)換器的量化誤差為1/2LSB，沒有加入偏移量A/D轉(zhuǎn)換器的量化誤差為-1LSB。</p><p>　　(3) 轉(zhuǎn)換速

73、率：A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換率就是在保證轉(zhuǎn)換精度時，能夠重復進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，也就是每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)(MSPS=兆次/秒)。轉(zhuǎn)換時間是完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的時間，它是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)[8]。</p><p>　　c. SD16_A介紹</p><p>　　(1) SD16_A的結構 </p><p>　　目前MSP430F42X0和F20X3系列含有SD16_A模塊，S

74、D16_A是單通道多路選擇的16位sigma-delta模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，具有高阻抗輸入緩存內(nèi)部參考電壓、內(nèi)置溫度傳感器。轉(zhuǎn)換器基于二階過采樣 sigrna-delta的調(diào)制和數(shù)字抽取濾波器。抽取濾波器是可選過采樣率(上至1024)的梳形濾波器。附加的濾波可用軟件實現(xiàn)。</p><p>　　(2) SD16_A的特征</p><p>　　1) 16位sigma-delta架構；</p&

75、gt;<p>　　2) AVcc測量；</p><p>　　3) 8個復用的差分模擬輸入；</p><p>　　4) 軟件可選的片上參考電壓的產(chǎn)生；</p><p>　　5) 軟件可選的內(nèi)部或外部參考電壓；</p><p>　　6) 內(nèi)置溫度傳感；</p><p>　　7) 30KHz—1.1MHz的調(diào)制

76、器輸入頻率；</p><p>　　8) 高阻抗輸入緩存(MSP430F42X0沒有此特性；</p><p>　　9) 可選的低功耗轉(zhuǎn)換模式； </p><p>　　10) 高達1024過采樣。</p><p><b>　　3.5顯示模塊</b></p><p>　　如圖3.5所示，單片機的顯示模塊

77、。</p><p>　　在MSP430系列單片機中，MSP430F4XX系列片內(nèi)具有段式液晶驅(qū)動模塊。MSP430X42X0和MSP430FG46XX系列內(nèi)具有LCD_A控制器。在液晶驅(qū)動電路中，液晶等效為電容，兩個電極板分別為公共極與段極。公共極由COM信號驅(qū)動，段極由SEG信號驅(qū)動。</p><p>　　圖3.5 LCD顯示電路圖</p><p>　　3.5.1

78、 MSP430液晶驅(qū)動模塊的主要特點</p><p>　　a. 具有顯示緩存器；</p><p>　　b. 所需的SEG、COM信號自動產(chǎn)生；</p><p>　　c. 4種驅(qū)動方法；</p><p>　　d. 多種掃描頻率；</p><p>　　e. 段輸出端口可以切換為通常輸出端口；</p><

79、;p>　　f. 顯示緩存器可作為一般存儲器；</p><p>　　g. 用ACLK經(jīng)Basic Timer產(chǎn)生頻率。</p><p>　　3.5.2液晶驅(qū)動方法</p><p>　　MSP430液晶驅(qū)動模塊有4種驅(qū)動方法，分別為靜態(tài)驅(qū)動、2MUX驅(qū)動、3MUX驅(qū)動以及4MUX驅(qū)動。特點如表3.1所列：</p><p>　　表3.1 液晶

80、驅(qū)動特點</p><p>　　靜態(tài)驅(qū)動方法，除了公共極需要1個引腳，驅(qū)動的每一段還各需要一個引腳。如果設計中涉及很多段數(shù)，就需要占用眾多引腳為了減少引腳個數(shù)，可以根據(jù)需要選擇多路驅(qū)動方法：2MUX驅(qū)動、3MUX驅(qū)動、4MUX驅(qū)動方法。增加公共</p><p>　　極個數(shù)，可以極大地減少引腳數(shù)。需要驅(qū)動段數(shù)越多，效果越明顯。如要顯示80段，靜態(tài)驅(qū)動、2MUX驅(qū)動、3MUX驅(qū)動、4MUX驅(qū)動下

81、所需要的引腳數(shù)依次為81、42、30和24個。</p><p>　　不管是選用那種驅(qū)動方法，如果自己用單片機通過軟件直接來驅(qū)動LCD，也很麻煩，所以盡量選用CPU本身有LCD控制器來驅(qū)動LCD。這樣程序會變得很簡單，同時也能降低系統(tǒng)功耗[10]。</p><p>　　3.5.3 LCD控制器與LCD_A控制器的比較</p><p>　　LCD_A控制器是MSP430

82、新模塊，目前MSP430X42X0和MSP430FG46XX系列具有LCD_A控制器。</p><p>　　a. LCD控制器與LCD_A控制器的共性</p><p>　　(1) 具有超低功耗特；</p><p>　　(2) 自動產(chǎn)生S和COM所需信號；</p><p>　　(3) 4/3/2/l多路復用；</p><p&

83、gt;　　(4) 最多顯示160段；</p><p>　　(5) 相同的顯示緩存結構和操作方法；</p><p>　　(6) 段和I/O引腳的功能選擇。</p><p>　　b. LCD_A控制器區(qū)別于LCD控制器的方面</p><p>　　(1) 目前只存在于MSP430X42XO和MSP430FG46XX系列中；</p>&

84、lt;p>　　(2) 內(nèi)部穩(wěn)壓發(fā)生器；</p><p>　　(3) 內(nèi)部或外部偏置生成，可實現(xiàn)較小的封裝；</p><p>　　(4) 內(nèi)部超低功耗充電泵設計，在低Vcc情況下也能控制LCD的對比度；</p><p>　　(5) 3或4多路復用的1/2偏置；</p><p>　　(6) 內(nèi)部時鐘發(fā)生器；</p><p

85、>　　(7) 不需要基本定時器。</p><p>　　從兩者的控制器結構可以知道：LCD_A控制器內(nèi)部集成了Charge Pump可以用于產(chǎn)生LCD驅(qū)動的偏壓，進行對比度調(diào)節(jié)，能夠進一步減少系統(tǒng)所需要的外部器件。LCD_A控制器內(nèi)部有時鐘發(fā)生器，不再需要基本定時器。</p><p>　　3.5.4 RT12864M漢字圖形點陣液晶顯示模塊</p><p>　　

86、RT12864M可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16X16點陣）、128個字符（8X16點陣）及64X256點陣顯示RAM（GDRAM）。主要技術參數(shù)和顯示特性：</p><p>　　1) 電源：VDD 3.3V~5V(內(nèi)置升壓電路，無需負壓)；</p><p>　　2) 顯示內(nèi)容：128列×64行；</p><p>　　3) 顯示顏色：黃綠；&

87、lt;/p><p>　　4) 顯示角度：6：00鐘直視；</p><p>　　5) LCD類型：STN；</p><p>　　6) 與MCU接口：8位或4位并行/3位串行；</p><p>　　7) 配置LED背光；</p><p>　　8) 多種軟件功能：光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等。</p>

88、<p><b>　　3.6報警模塊</b></p><p>　　單片機的報警電路如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 報警電路圖</p><p>　　由圖3.6可知，當單片機輸出高電平時，三極管導通，蜂鳴器發(fā)聲，當單片機輸出低電平時，三極管關斷，蜂鳴器不發(fā)聲。當系統(tǒng)電壓不足或是測量的范圍超過一定的范圍時，蜂鳴器才會發(fā)聲。電

89、路可采用單電源供電。該模塊的引腳與單片機的P5.0相接。</p><p>　　3.7鍵盤與LED燈模塊</p><p>　　如圖3.7鍵盤電路與3.8 LED電路所示。</p><p>　　圖3.7 鍵盤電路圖</p><p>　　圖3.8 LED指示燈電路圖</p><p>　　(1) 鍵盤模塊與LED燈模塊一一對應

90、，當按下S1時D1會相應的電亮。兩圖的電阻都是為了限流，防止電流過大燒壞其他元器件。單片機的P6.4~P6.7與K1~K4相連，單片機P2.7、P5.5~P5.7作為通用I/O口與LED燈L1~L4相連。</p><p>　　(2) 為了確定哪個按鍵按下，系統(tǒng)必須不斷的對鍵盤端口進行掃描，當檢測到有低電平時，此按鍵按下。需要注意的是，在用單片機對鍵盤處理的時候涉及到了一個重要的過程，那就是鍵盤的去抖動。這里說的抖

91、動是機械的抖動，是當鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定現(xiàn)象，這是一種正?，F(xiàn)象，并不是我們在按鍵時通過注意可以避免的。這種抖動一般在，0-200ms之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動時間對于人來說太快了，而對于時鐘是微秒級的單片機而言則是漫長的。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定，我們必須去除或避開它。目前的技術有硬件去抖動和軟件去抖動，硬件去抖動就是用部分電路對抖動部分加之處理，但是實現(xiàn)的難度較大又會提高了成本。軟件去抖動不是去掉抖動，而是避開抖動部分的

92、時間，等鍵盤穩(wěn)定了再對其處理。</p><p><b>　　3.8串口通信模塊</b></p><p>　　如圖3.9所示，單片機的串口通信模塊。</p><p><b>　　圖3.9 串口電路</b></p><p>　　PC 機與單片機的 USART 的連接方式最簡單的是三線方式，這是進行 RS

93、-232全雙工通信所必需的最少線數(shù)。由于單片機輸入、輸出電平為 TTL 電平，而 PC 機配置的是 RS-232 標準串行接口，二者電氣規(guī)范不一致，因此要完成 PC機與單片機的串行數(shù)據(jù)通信，必須進行電平轉(zhuǎn)換。圖12為單片機的 RS-232電平轉(zhuǎn)換電路。圖中 MAX232將單片機 TX 輸出的TTL電平信號轉(zhuǎn)換為RS-232電平，輸入到PC機，并將PC機輸出的RS-232電平信號轉(zhuǎn)換為TTL電平輸出到單片機的RX引腳。單片機的P1.0與P

94、1.1與外圍串口M1、M2相連。</p><p>　　3.9降低功耗的硬件措施</p><p>　　3.9.1晶體管的性質(zhì)</p><p>　　集成電路按晶體管的性質(zhì)不同可以分為TTL和CMOS兩大類，TTL速度快，CMOS功耗低。CMOS的靜態(tài)功耗幾乎為零，輸出邏輯電平范圍大，抗干擾能力強，同時其工作溫度范圍也寬。CMOS電路以其優(yōu)良的特性成為目前應用最廣泛的集成

95、電路，在設計低功耗能便攜式智溫度測量儀時，應該盡可能優(yōu)先選擇用CMOS集成電路[5]。</p><p>　　3.9.2選用低功耗單片機</p><p>　　MSP430系列單片機采用的是1.8~3.6V的電源電壓。在1MHz的時鐘條件下運行時，芯片的耗電電流會在200~400μA左右，時鐘關斷模式下最低功耗只有0.1μA。由于系統(tǒng)運行時打開的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有

96、著顯著的不同[6]。</p><p>　　3.9.3選用低功耗外圍電路和器件</p><p>　　為了降低功耗，還應該盡可能避免使用I/O線上的上拉或下拉電阻；不使用的輸入端應加上拉電阻，不能懸空；少用需維持一個恒定電流的驅(qū)動電阻或雙極型晶體管；滿足應用要求的條件下，為提供給單片機或其它數(shù)字器件選擇較低的振蕩頻率。</p><p>　　3.9.4選擇低功耗的工作方式

97、</p><p>　　(1) 低功耗便攜式智能電子系統(tǒng)中幾乎全部采用的是CMOS器件，CMOS集成電路靜態(tài)功耗幾乎為零，動態(tài)功耗與電路的邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間成正比，與邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換頻率成正比。所以在滿足運算速度要求的前提下，盡可能的降低時鐘頻率，以降低功耗[7]。</p><p>　　(2) 在低功耗智能便攜式系統(tǒng)中，應該重視電源管理技術，可以通過軟件和硬件的合理使用，使系統(tǒng)功能模塊處于空閑或休

98、眠模式，應該充分利用系統(tǒng)的這兩種工作模式，可以有效降低功耗。在空閑模式下，CPU不需要處于活動狀態(tài)，而外部設備需要處于活動狀態(tài)的一種低功耗模式，例如LCD靜態(tài)顯示就屬于這種情況?？臻e模式可由復位或一個中斷請求來結束。在休眠模式下，微處理器中的大多數(shù)外部設備和模塊處于掉電狀態(tài)，這是一種比空閑模式下功耗更低的工作模式。微處理器一般提供多種不同水平的節(jié)能的時鐘休眠模式，可以通過切斷那些不處于使用狀態(tài)的硬件設備的電力供應，系統(tǒng)功耗有效降低[8]

99、。 </p><p><b>　　4 實驗調(diào)試</b></p><p>　　4.1低功耗智能便攜式溫度測量儀的PCB制作</p><p>　　印刷電路板是整個控制系統(tǒng)、信號線、電源線的高密度集合體，印刷電路板設計的好壞對抗干擾能力影響很大，故印刷電路板設計決不單是器件，線路的簡單布局安排，還必須符合抗干擾的設計原則。在線條安

100、排上，盡量使公共地線與電源線寬些，并使它們盡可能靠近需要供電的電路，減小電源線和地線的長度，這樣可以減小電源線和地線的公共阻抗，布線中要防止回路中的重疊面積，以減小相互感應。</p><p>　　4.1.1 PCB板布局</p><p>　　本文的電路設計不是很復雜，采用手工布局。手工布局的優(yōu)點是顯而易見的，設計者可以完全按照電路工作的實際要求，來進行元件的布局，所生成的元件布局可以符合實

101、際應用要求，也利于后面的布線操作。</p><p>　　根據(jù)電路功能單元，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：</p><p>　　(1) 按電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致方向。 </p><p>　　(2) 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它進行布局,元器件應均勻，整齊，緊湊的排列在PCB上。盡量減少

102、和縮短各元器件之間的引線和連接。布局的過程中，應盡量將相關連的元器件就近放置，以減短走線的長度；時鐘電路、晶振、電容應緊貼相接的芯片，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。</p><p>　　(3) 位于電路板邊緣的元器件。與電路板邊緣一般不小于2mm電路板的最佳形狀為矩形，通常選用0.2~0.3mm導線寬度，當然，只要允許，還是盡可能用寬線。</p><p>　　4.1.2 PCB的

103、布線</p><p>　　線是重要的抗干擾措施，本設計首先對電源線進行手工布線，緊接著對電路板的其他部分進行自動布線，最后再對整個電路的布線進行手工修改。在整個布線過程中，應遵守以下原則：</p><p>　　(1) 輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行，最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。</p><p>　　(2) 印刷板導線的最小寬度主要由導線與絕緣基板間的粘附

104、強度和流過它們的電流值決定。對于集成電路，尤其數(shù)字電路電源線和地線，電源線和地線應接成樹狀，盡量加粗，使它能通過三倍于印刷板上的允許電流。如有可能，接地</p><p>　　2~3mm以上。導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，其間距最小可為0.5mm。</p><p>　　(3) 印制導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外

105、，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹或脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀。這樣有利于排除銅箔與基板粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。</p><p>　　(4) 數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上即有邏輯電路又有線性電路，應使它們盡量分開，低頻電路的地應盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時，可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線應短而粗。</p><p

106、>　　4.2低功耗智能便攜式溫度測量儀調(diào)試</p><p>　　低功耗智能便攜式溫度測量儀根據(jù)原理圖完成硬件的制作，并根據(jù)有關算法完成軟件編程，并進行硬件和軟件的調(diào)試，實現(xiàn)原設計要求。</p><p>　　4.2.1低功耗智能便攜式溫度測量儀分析</p><p>　　(1) 若系統(tǒng)各項功能都不能工作，查看電源是否有接觸不良的情況。</p><

107、;p>　　(2) 若系統(tǒng)LED不亮，要檢查接線是否正確或LED燈是否完好。</p><p>　　(3) 若系統(tǒng)的顯示屏不亮，除了要檢查顯示平的完好外，還要調(diào)整顯示屏的亮度。</p><p>　　(4) 無意間按下鍵盤，系統(tǒng)有反應，要檢查是否有消抖的措施。</p><p>　　(5) 用電池電壓不足的電源測試報警器是否能正常的工作。若不能工作，要檢查報警器的接線

108、以及報警器的完好。</p><p>　　4.3低功耗智能便攜式溫度測量儀改進方法</p><p>　　(1) 在顯示溫度的時候可以加上時間的顯示，能更好的實時的觀測溫度的變化。</p><p>　　(2) 可以將溫度傳感器與其他設備聯(lián)系起來，當溫度變化的時候，這些設備也做出相應的反應，做到控制某些事物。</p><p><b>　　

109、5 結論</b></p><p>　　本論文研究了一種基于MSP430F4250單片機的低功耗智能便攜式溫度測量儀，經(jīng)過相關資料的查詢以及不懈的努力，完成了低功耗智能便攜式測溫儀的設計，該測溫儀測溫范圍寬，精度高，穩(wěn)定度好，高集成混合芯片，利用COMS集成芯片使得線路本身超低功耗，節(jié)能環(huán)保，利用CPU內(nèi)核集成電路，使得儀表智能變得更為強大，可以輕易實現(xiàn)傳感器全量程范圍內(nèi)測量，利用MSP430F425

110、0內(nèi)部SD16_A采樣模塊實現(xiàn)高精度測量，液晶顯示能夠?qū)囟冗M行實時顯示，方便讀數(shù)。</p><p>　　在本論文中，作者完成了電路圖的繪制及PCB電路板的制作，但基于個人能力有限，具體的實物沒有完成，這些方面還需在今后的學習中完成。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 孫德銀.基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測