低功耗智能便携式温度测量仪的研究开题报告.doc

西安工业大学北方信息工程学院
毕业设计(论文)开题报告

题目：低功耗智能便携式温度测量仪的研究—硬件设计

系别电子信息系
专业自动化
班级
姓名
学号
导师

年月日
毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）
温度是关于物体冷热程度的度量，是自然界主要的物理量之一，而温度测量是工业、农业、国防和科研等部门最普遍的测量项目，温度在工农业生产、现代科学研究及高新技术开发过程中是一个极其普遍而重要的测量参数，温度测量仪现己广泛应用于农业实验室，工业，环保，卫生防疫，仓储运输，博物馆，温室等领域，因此温度测量技术的研究是一个很重要的课题。
温度测量在工农业生产、现代科学研究及高新技术开发过程中是一个极其普遍而重要的测量项目。现代电子检测技术正朝着高集成度、低功耗、可编程以及数字化的方向发展，传统的指针式温度指示器已经跟不上社会的发展需求。国内外在便携式温度测量仪这方面的研究及应用也相当多，便携式电子设备的重要指标之一就是低功耗，低功耗是国际上节能和绿色环保的要求，是全球化的热潮。经过对市面上现有智能便携式测温仪的了解，发现测温仪功耗基本都在180μW以上，大部分只能做到工作3年不换电池，如果工作5年不换电池的仪器基本都是3秒刷新一次，或者需要通过系统自动关机才能实现长时间工作，而且精度比较低，价格比较高。因此研究一种低功耗测温是十分必要的。
本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
2.1本论文以单片机为中心，以低功耗为目的对温度进行检测。该测温仪采用热电阻传感器PT1000，16位高集成度、超低功耗单片机MSP430F4250，实现对温度信号的采集和处理。通过选用低功耗元件和软件的优化，使得系统总体功耗变得非常低：系统控制在每秒刷新一次，功耗小于90μW，3V电池供电，工作电流小于30μA，工作5年不需更换电池，而且测温范围-200.0℃~850.0℃，精度达到0.2%，稳定度高。
2.2基本原理图框图及各部分模块介绍如下：
电源：智能便携式电子设备一般要求便于携带，所以要重量轻而且体积小，因此一般不用交流供电。由于它显示通常采用LCD液晶显示器，电路一般选用功耗非常低的CMOS集成电路，因而整个系统功耗非常小，可以采用电池为系统供电。
报警：当电源电量不足时会提示更换电池。
键盘：键盘的作用是发送命令以确定对温度进行测量。
单片机：本课题选用低功耗MSP430系列单片机，是本课题的核心，主要对所采集的数据进行处理，驱动显示等功能（详细见单片机简介）。
报警
电源

MSP430单片机

LCD显示
键盘输入

上位机

串口

采样及A/D转换

PT1000温度传感器

图1原理框图
串口：串口的功能是将该系统与上位机相连进行数据传输。
LCD显示器：选用低功耗的液晶显示器LCD(L1qμidCrystalDisplay)作为显示器件，该显示器的优点是工作电压低、微功耗、使用方便（体积小、外形薄，平板式显示），是便携式智能设备显示器件的首选。
采样及A/D转换：该模块是对信号进行采样以及将接受的模拟信号转换成数字信号。
温度传感器：选用功耗低的PT1000，当温度为0摄氏度时，阻值为1000欧，对温度进行测量。
单片机简介：
MSP430系列单片机功耗超低，是一种16位的RISC混合信号处理器，该单片机中断源较多，并且可以任意嵌套，使用起来灵活方便。当系统处于省电的备用状态时，用中断请求将它唤醒只需要6μs的时间。MSP430系列单片机采用的是1.8~3.6V的电源电压。在1MHz的时钟条件下运行时，芯片的耗电电流会在200~400μA左右，时钟关断模式下最低功耗只有0.1μA。由于系统运行时打开的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式(AM)和五种低功耗模式(LPM0~LPM4)。在等待方式下，耗电为0.7μA，在节电方式下，最低可达0.1μA。可见MSP430系列单片机功耗特别小，是低功耗微处理器的典型。
MSP430系列单片机主要特点：低电源电压范围，1.8~3.6V；超低功耗，拥有5种低功耗模式；灵活的时钟使用模式；高速的运算能力，16位RISC架构，125ns指令周期；丰富的功能模块，这些功能模块包括：多通道10-14位AD转换器、双路12位DA转换器、比较器、液晶驱动器、电源电压检测、串行口ΜSART(ΜART/SPI)、硬件乘法器、看门狗定时器、多个16位、8位定时器(可进行捕获，比较，PWM输出)、DMA控制器；FLASH存储器，不需要额外的高电压就在运行中由程序控制写擦除和段的擦除；MSP430芯片上包括JTAG接口，仿真调试通过一个简单的JTAG接口转换器就可以方便的