第 17卷 第 3期 2009年 9月 山东交通学院学报 JOURNAL OF SHANDONG JIAOTONG UNIVERSITY Vo1．17 No．3 Sep．2009 DOI：10．3969／j．issn．1672-0032．2009．03．019 超 低 功 耗 电子 温 度 计 的设 计 (1．山东交通 学院 信息工程 系，山东 济南 250023；2．日照 市建设工程质量监 督站 ，山东 日照 276800) 潘 为 刚 ，丁海 栋 摘 要 ：以 MSP430F2274单片机作为系统 的控制核心设计超低功 耗电子温度计 ，选用总线式温度传感 器 DS18B20 测量温度 ，显 示部 分采用 LCD驱动专用芯片 HT1621驱 动 4位半 液晶 LCD玻璃片 。试验表 明，系统达到了设计 要求 ，并且整 机静 态功耗约为 2．97 ulW。 关 键 词 ：超 低 功耗 ；MSP430F2274；HT1621；电 子 温 度 计 中国分 类号 ：TH811 文献标识码 ：A 文章编号 ：1672-0032(2009)03-0079--04 目前在 工业领 域 中 ，经 常需 要现 场对某 些 特殊 点进 行温 度测 量 。而进 行温度 测量 时 往往 不 能从 现 场 取 电源 ，只 能采取 电池 供 电 ，这 就要 求温度 测量 系 统 的 功耗 较 低 。我 们 设计 了一 款通 用 的超 低 功耗 电子 温度计 ，要求能够测量并显示温度 ，并且整机静态功耗小于 6 w。系统选用超低功耗 MSP430单片机控 制 DS18B20采集温度并用近乎零功耗的 LCD玻璃片显示温度。 1 系统 基 本 要 求及 功 耗 超低功耗电子温度计 的具体要求为：1)检测温度范 围为 0—100℃ ，分辨率为 1℃ ；2)正确显示温度； 3)整机 静态 功耗小 于 6 w (关 闭 LCD显示 ，时钟 正常 运行 )；4)按键 唤 醒。 以 MSP430F2274 单 片机 为控 制 核 心 ，采用 DS18B20温度传感器检测温度 ， 利用 LCD专 用 驱 动芯 片 HT1621驱 动液 晶 LCD玻璃 片实 现显 示 功 能 ，并 直 接 在 单 片机 Pl口上 连 接 按 键 实 现 按 键 唤 醒 功能。系统总体结构框图如图 1所示 。 图 1 系统 总 体 结 构框 图 系统硬件部分主要包括 MSP430F2274、DS18B20、HT1621、LCD玻璃片、按键等 ，工作 电压为 3 V，其 各部 分功耗 为 ：MSP430F2274待 机模式 2．1 w，DS18B20待 机 模式约 3．0 lxW ，HT1621关 闭 LCD省 电模 式下 的功 耗约 0．3 w ，按 键及 LCD玻 璃片 总共 约 0．3 w ，总计 5．7 w ，外 加 部 分损 耗 ，整 个 系统静 态 功耗 应约 为 6．0 W。 假设 系统采 用 3 V 180 mAh的 电池供 电 ，系统在 静态 节 电模式 下 约工作 10‘a。 2 硬 件 电路 与 程 序 设计 2．1 硬件 电路 设计 DS18B20与控 制器 接 口电路 如 图 2所 示 ，按 键 接 口电路 如 图 3所 示 。 HT1621是 128(32 x4)点 内存映象和多功能 的 LCD驱动器，适用于多种 LCD，用于连接主控制器和 收 稿 日期 ：2008—1i一11 作者简介 ：潘为刚 (198O一 )，男，山东 13照人 ，山东交通学院讲师 ，主要研究方向为计算机控制 

HT1621的管脚最少 只需 3个 。HT1621的节 电命 令可 将 系统 功耗 降 低 至 0．3 w。HT1621显示 驱 动 接 坐奎 兰堕兰塑 !! 笙!!鲞 口电路 如图 4所 示 。 图 2 DS18B20接 口电 路 图 3 按 键 接 口 电路 V V 图 4 HT1621接 口 电路 图 LCD 2．2 程序 流程 图 软 件实现 功能如下 ：① 温度检 测及 显示 ；② 按 键 中断 服 务程 序 。其 中 系统 主程 序 流程 图即 温度 检测 及 显示过 程如 图 5所示 ，按键 中断服务程 序流程 图如图 6所 示 。 图 5 主 程 序 流 程 图 6 按 键 中断 服 务 程 序 

第 3期 潘为刚等 ：超低功耗电子温度计 的设计 3 系统 测试 整个 系统设 计 的难 点是低 功耗 设计 ，通过 查 阅各 部 分 硬 件 的 功耗 参 数 以及 进 行相 关 理 论 分析 ，计 算 其功 耗 约为 6．0 w ，但在 硬件 电路 搭建 完成后 进 行 的实 际功 耗测 试 中 ，却 出现 了实 际测量 功耗参 数 与相 关产 品说 明书上 的功耗 不 相符 的 问题 。经 过查 阅资 料 和具 体 的实 验测 试 ，认 为 软 件程 序 对 控制 器 IO 口 的输 人 、输 出状 态 的设 置 对功耗 产 生 了重 要 的影 响 。表 1—3是 对 系统 的硬 件 组成 部 分 的静 态 功 耗测 试 结果 ，是在 系统 工作 电压 为 3 V、MSP430单片机 进 入低 功 耗 模 式 3(LPM3)、其 它外 围器 件进 入 省 电模 式 的情 况下 进行 的 。 表 1 MSP430F2274最 小 系统 静态 功耗 测试 w 表 2 MSP430F2274最小 系统 +HT1621+LCD静 态功耗 测试 w 从表 1可 以看 出 ，当单 片机 外 部 IO 口悬 空时 ，若 IO 口全 为输 入 ， 则功 耗可 达 33多 w ，显然 不 能满 足系统 功耗 要求 ，因此 系统 IO 口一 般设 置 为输 出状态 ，而输 出高低 对 功耗 无 明显影 响 。 进行 表 2测 试 时 ，HT1621必 须先 关 闭 LCD进 人省 电模 式 。从 测 试结 果看 ，当 HTI621所 占用 的 IO 口都设 为输 出 ，输 出为 高 电平 和 低 电平时 ，功耗差别较大 ，输 出全 为高电平 时，HT1621+LCD功耗仅为 0．3 IxW ，与 HT1621数据 手册 提供 的功耗 参 数完 全 一致 。 因此 单 片机 与 HT1621接 口在 低功 耗 时必须 设置 为输 出 ，且 输 出为 高 电平 。 表 3 整 个 系统静 态功 耗测 试 测量次数 功耗／ w 第 1次 第 2次 第 3次 5．97 5．94 5．97 表 3为整个系统 的低功耗测试结果 ，其 中除了按键用 IO 口必须设为输入 ，其它 口均为输 出且输 出为 高 电平 ，整机 测试 功耗 约 为 5．97 w 。 由表 1—3静 态 功 耗 的 实 际 测 试 可 知 ，整 个 系 统 (含 按 键 )静 态 功 耗 约 为 5．97 w ，并 可 计 算 出 blSP430F2274最 小 系统静 态 功耗 约 2．13 w ，HT1621+LCD静 态 功耗 约 0．33 w ，DS18B20+按键 功 耗 为 3．54 w，由此可见 ，各个模块 的实际功耗典型值与理论值基本一致 ，误差基本可忽略不计 。 设 计 的超 功耗 电子 温度 计在 3 V工作 电压 下整 机静 态 功耗 仅 为 5．97 w ，适用 于工 业生 产 中需要 进 行温度检测报警但不能从现场取 电源的情况。 参考 文献 ： [1]沈建华 ．MSP430系列 16位超低 功耗 单片机原理 与实践 [M]．北京：北京航 空航 天大学 出版社 ，2008． 

82 山东交通学 院学报 2009年 9月 第 l7卷 [2]童诗 白 ．模拟 电子技术基础[M]．第4版 ．北京 ：高等教育 出版社 ，2006 Design of Electronic Therm om eter of Supper Low Power Consum ption PAN Wei—gang ，DING Hai—dong (1．Department ofInformation Engineering，Shandong J University，Jinan 250023，China； 2．Construction Engineeringfor Quality Supervision Station ofRizhao c ，Rizhao 276800，China ) Abstract：W ith MSP430F2274 serving as the core of the control part of electronic thermometer，temperature is measured by bus temperature sensor DS 1 8 B20． The display is realized by LCD driven by LCD controller HT1621．It is proved by experiment that the electronic thermometer system has achieved all functions as it has been designed，and the system static power consumption is only 5．97 jxW ． Key words：supper low power consumption；MSP430F2274；HT1621；electronic thermometer (责 任编 辑 ：郎伟 锋 ) (上接 第 78页) 由表 2的处理 结果可 以看 出 ，经过小 波技 术处 理 后 ，GPS观测 数 据基 线解 的 内外符 合 差都 有 了不 同程 度 的减小 ，特别是 与 C 点有关 的基线 ，例 如 基 线 yZ ～ 的外 符 合 差减 少 了 8 mm、YZ ～．，C 减少 了 4 mm、JC。一．，C 减 少 了 10 mm，外 符合 精度 有 了较 大 的提高 。 可见 ，通 过小 波分析处 理技术 ，可有 效分离 有 用信号 和 噪声 ，通 过信号 重构 ，获得 消噪后 的信息 ，对进 一 步 提高 GPS观测 成果 的精度及 可靠性 有 显著作 用 。 参考 文献 ： [1]刘大杰．全球 定位 系统(GPS)的原理与数据处理 [M]．上海 ：同济大学 出版社 ，1996：102—120． [2]周保兴．GPS数据预处理 方法研 究及其应 用[D]．南京 ：河海大学 ，2oo5：25—37． [3]石杏喜 ，岳建平．基 于小波的 GPS基线解算精化处理技 术及其应 用[J]．测绘通报 ，20o4(5)：l8—21． [4】唐 勇，李 晋 ，朱 霞，等．土质 高边坡植被 生态防护应 用技术研 究[J1．交通建设与管理——环境保护 ，2007(专刊 2)：3—4． [5]李 晋 ，唐 勇，朱 霞，等．土工格 室植被护坡应用研 究[J]．山东交通学院学报 ，2008，16(1)：56—6o． The Research of GPS Baseline Processing in High Slope Deform ation M onitoring Zhou Bao—xing，Li Jin，Tang Yong，Zhu Xia，Zhu Feng (Depa rtme nt of Civil Engineering，Shandong Jiaotong University，Jinan 250023，China) Abstract：The technology of GPS has been applied in deform ation monitoring of ecological high slope in Jilai freeway．According to its terrain and topo graphy condition，methods for decreasing elTors and improving the precision are propo sed． The theory of gross error removing based on wavelet transformation is analyzed and applied in GPS data process．The precision of GPS baseline processing is discussed． Key words ：high slope；deformation monitoring；baseline；GPS (责 任 编 辑 ：郎伟 锋 )