該設(shè)計用于參加我們電子的生產(chǎn)競賽。 其設(shè)計的基本要求是制造超低功耗電子溫度計，可以顯示溫度和時間。 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)計方案可以根據(jù)主題的設(shè)計要求，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、溫度測量模塊、時間模塊、驅(qū)動顯示模塊、溫度控制和通信模塊等。整個框圖如圖1所示。各模塊的實現(xiàn)方案如下:1.1控制模塊采用SPCE061A單片機 SPCE061A是一款16位單片機，靜態(tài)功耗為2μ；W 單片機具有一鍵喚醒功能，需要時可以進入睡眠狀態(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)，從而進一步降低功耗 時鐘頻率可以根據(jù)需要修改。 系統(tǒng)的默認時鐘為24.756.MHz，中央處理器時鐘可以選擇為fosc、fosc/2、fosc/4、fosc/8、fosc/16、fosc/32、fosc/64。降低中央處理器時鐘頻率可以有效降低功耗，但會降低系統(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時鐘模塊采用低功耗實時時鐘芯片DS1302實現(xiàn)時鐘。 DS1302芯片可以高精度自動計數(shù)秒、分、小時、天、周、月、年和閏年。數(shù)據(jù)暫存區(qū)采用8字節(jié)暫存隨機存取存儲器，工作電壓在2.5 ~ 5.5V范圍內(nèi)，2.5V時功耗小于300納。 1.4溫度測量模塊采用數(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)線進行數(shù)據(jù)傳輸。與單片機連接很容易。它可以省去a/d模塊，降低硬件成本，簡化系統(tǒng)電路。 另外，DS18B20測溫范圍為-55 ~+125℃，固有測溫分辨率為0.5℃，具有測量范圍寬、測量精度高的優(yōu)點。 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)計的具體框圖如圖2所示。 2.系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1單片機系統(tǒng)是整個硬件系統(tǒng)的核心。不僅是控制器協(xié)調(diào)整個機器的工作，而且是數(shù)據(jù)處理器。 凌陽SPCE061A的采用將不再詳細描述。 2.2單片機與液晶顯示器之間的接口為128段(32次；4)內(nèi)置存儲器的多功能液晶驅(qū)動器可以驅(qū)動多段液晶字符，這是它的主要特點。同時，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溫度傳感器是美國達利半導體zui新推出的改進型智能溫度傳感器。它可以直接讀取測量溫度，并可以根據(jù)實際需要通過簡單編程實現(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作為主計時芯片。為了提高定時精度，更重要的是DS 1302可以在小的備用電源下繼續(xù)定時，并且可以選擇充電電流以編程方式對備用電源充電，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)通過控制繼電器線圈的通電和斷電來加熱或冷卻相應的溫度控制系統(tǒng)，將測量的溫度與設(shè)定值進行比較，并發(fā)出相應的控制指令 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繼電器的觸點實現(xiàn)的。 2.6通信模塊系統(tǒng)可以與PC機的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。 計算機可以存儲和調(diào)用測量的溫度值，PC機的通訊可視界面可以顯示特定時間的溫度值，溫度隨時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。 總線上幾乎每個芯片的訪問和每個信號的轉(zhuǎn)換幾乎都是由軟件控制的。如果軟件能夠減少外部存儲器的訪問時間并及時響應中斷，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個字節(jié)。讀取過程中需要進行循環(huán)冗余校驗，當校驗出現(xiàn)錯誤時，不會重寫溫度數(shù)據(jù)。 程序流程圖如圖10所示。 3.3時間調(diào)整程序使用三個調(diào)整按鈕來調(diào)整時間，一個用于換檔控制，另兩個用于加法和減法。分別定義了控制按鈕、加法按鈕和減法按鈕。 在調(diào)整時間的過程中，要調(diào)整的位應該不同于其他位，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間，比如50毫秒，關(guān)閉一個要調(diào)節(jié)的開關(guān)。 計時器是用來計時的。當溢出達到50ms時，它將向該位發(fā)送消隱符號。下次溢出時，它會一次又一次發(fā)送正常顯示的值，直到該位的調(diào)整完成。此時，它將向該位發(fā)送正常顯示的值，并進入下一個調(diào)整閃爍程序。時間調(diào)整程序的流程圖如圖11所示 4.測試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析4.1測試儀器室溫計(1℃)，61系列模擬器，HP34401A數(shù)字萬用表 4.2硬件調(diào)試(1)硬件調(diào)試時，首先檢查焊接質(zhì)量是否符合要求，導線之間是否有虛焊點和短路或開路。 然后用萬用表測試或通電測試。測試正確后，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根導線連接到單片機，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在溫度測量程序設(shè)計中，將溫度指令發(fā)送給DS18B20進行轉(zhuǎn)換后，程序必須等待DS18B20的返回信號，一旦線路壞了或斷了，就會陷入死循環(huán)，所以線路必須檢查清楚。 4.3軟件調(diào)試軟件調(diào)試以子程序為單位逐一進行，zui后實時調(diào)試與硬件相結(jié)合 子程序調(diào)試包括:DS1302定時、讀寫程序和顯示程序；SPCE061A讀寫程序；DS18B20讀取溫度子程序和溫度轉(zhuǎn)換命令子程序；計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù) 4.4試驗結(jié)果分析和試驗結(jié)果見表1和表2 由于DS1302用作計時器，因此其計時精度相對較高。 與萬年歷相比，用這種方法制成的成品幾乎沒有誤差。 DS18B20的誤差指數(shù)在0.5℃以內(nèi)，完全適用于一般場合。 功耗測試結(jié)果表明，靜態(tài)功耗滿足設(shè)計要求。 5.結(jié)論系統(tǒng)采用凌陽SPCE061A單片機和DS18B20等低功耗設(shè)備。經(jīng)過測試，系統(tǒng)靜態(tài)功耗低于給定的zui小值，實現(xiàn)了溫度值的顯示和處理，實現(xiàn)了溫度控制，時間顯示準確。 該系統(tǒng)性價比較高，具有很好的推廣應用價值。

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