超低功耗智能便携式温度测量仪的研究

摘要

温度测量是工农业生产、现代科学研究及高新技术开发过程中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。但现有智能便携式测温仪功耗基本都在180μW以上，而且精度比较低，价格比较高。
　　 本论文研究了一种超低功耗智能便携式温度测量仪，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。本论文的主要工作有：
　　 1)介绍了测温仪的概况以及降低便携式电子设备功耗的措施；
　　 2)分析了单片机MSP430在超低功耗中的应用，选用合适的器件进行了超低功耗智便携式温度测量仪的硬件电路设计：
　　 a)分析了各类温度传感器特性，选用铂电阻PT1000作为温度传感器；
　　 b)分析了A/D转换器的技术指标及类型，选用MSP430内部的SD16_A模块；
　　 c)介绍了LCD显示器及LCD控制器；
　　 d)单片机选用MSP430系列芯片中的MSP430F4250，熟悉该单片机内部资源，设计出硬件电路；
　　 3)对系统进行了理论分析，包括系统功耗、精度、电阻采样以及铂电阻的非线性补偿计算；
　　 4)对超低功耗智能便携式温度测量仪进行了软件设计：
　　 a)超低功耗：选择合适的算法，软件的优化，保证系统低功耗；
　　 b)温度测量：介绍了AD采样的方法，保证AD采样精度以及AD值和电阻值之间的转换；
　　 c)铂电阻的非线性处理：分析了几种类型的非线性处理方法，选用电阻等分非线性处理方法，计算对应温度值；
　　 d)数字滤波算法的分析和选择，按键处理，以及LCD显示；
　　 5)完成超低功耗便携式温度测量仪样机的试制，并对样机进行了性能测试，其中功耗测试采用软件方法，测试结果达到设计要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 仪器仪表发展概况

1.2 温度测量仪概况

1.3 本论文的选题意义和主要内容

第2章 降低智能便携式电子设备功耗的措施

2.1 降低系统功耗的硬件措施

2.2 降低功耗的软件措施

第3章 超低功耗智能便携式温度测量仪的总体设计

3.1 智能仪表的设计与开发过程

3.2 超低功耗智能便携式温度测量仪的总体结构与工作原理

3.3 超低功耗智能便携式温度测量仪的主要功能及设计任务

3.4 超低功耗智能便携式温度测量仪的技术指标

第4章 超低功耗智能便携式温度测量仪的硬件设计

4.1 超低功耗智能便携式温度测量仪的硬件设计概述

4.2 超低功耗智能便携式温度测量仪器件的选择

4.3 超低功耗智能便携式温度测量仪硬件电路设计

第5章 系统理论分析

5.1 功耗计算

5.2 精度计算

5.3 电阻采样计算

5.4 非线性计算

第6章 超低功耗智能便携式温度测量仪的软件设计

6.1 单片机系统软件流程图

6.2 根据测量AD值计算温度值的数据处理

6.3 A/D转换

6.4 数据处理程序设计

6.5 数字滤波

6.6 按键处理

6.7 LCD显示

第7章 超低功耗智能便携式温度测量仪的实现与性能测试

7.1 实现超低功耗智能便携式温度测量仪的进展程度

7.2 性能测试方案

7.3 功耗测试

7.4 AD精度测量

7.5 系统误差测量

第8章 结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

参考文献

致谢