基于SPCE061A的超低功耗電子溫度計設計

摘要：系統選用靜態功耗2μW的SPCE061A單片機作為主控單元，低功耗溫度傳感器DS18B20采集溫度，時鐘芯片DS1302提供時間，HT1621D驅動玻璃片實現時間的顯示。且系統具有溫度控制功能，短時間內可將溫度穩定在設定值。系統可通過串口與PC通信，由可視化界面顯示溫度隨時間的變化，形象直觀。整機系統可根據需要一鍵喚醒或進入靜態。系統實現了溫度時間的顯示，測試結果表明：分辨率、功耗、顯示和溫度控制均達到設計要求。
關鍵詞：SPCE061A；低功耗；DS18B20；DS1302；HT1621D

本設計為參加我院電子制作比賽而作。其設計的基本要求是：制作一個超低功耗電子溫度計，實現溫度、時間的顯示。要求系統溫度誤差小于0．5℃，靜態功耗小于5μW。

1 總體設計方案
根據題目設計要求，可從硬件選用及軟件編程方面降低功耗。系統可分為控制模塊、測溫模塊、時間模塊、驅動顯示模塊、溫度控制與通信模塊等，整體框圖如圖1所示，各模塊的實現方案如下：

1．1 控制模塊
選用SPCE061A型單片機。SPCE061A是一款16位單片機，靜態功耗為2μW。該單片機具有一鍵喚醒功能，需要時可將單片機置于休眠狀態，可有效節省能量，且不用的端口可設為輸出狀態，進一步降低功耗。時鐘頻率可根據需要進行修改。系統默認時鐘為24．756．MHz，CPU時鐘具奄fosc，fosc／2，fosc／4，fosc／8，fosc／16，fosc／32，fosc／64可選，降低CPU時鐘頻率，可有效降低功耗，但會降低系統效率，可根據需要進行選擇。
1．2 顯示模塊
采用6位LCD數碼顯示玻璃片HT1621D，可滿足低功耗要求。
1．3 時鐘模塊
采用低功耗的實時時鐘芯片DS1302實現時鐘。DS1302芯片可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年等進行計數，且精度高，8個字節的高速暫存RAM作為數據暫存區，工作電壓為2．5～5．5 V范圍內，2．5 V時耗電小于300 nA。
1．4 測溫模塊
采用數字式溫度傳感器DS18B20。此類傳感器為數字式傳感器而且僅需要一條數據線進行數據傳輸，易于與單片機連接，可以去除A／D模塊，降低硬件成本，簡化系統電路。另外，DS18B20測溫范圍為-55～+125℃，固有測溫分辨率為0．5℃，具有測量范圍廣、測量精度高等優點。
1．5 通信模塊
MAX232芯片是目前應用較為廣泛的電平轉換器件，可以為RS 232端口提供雙向電平轉換。
綜上所述，本設計具體框圖如圖2所示。

2 系統的硬件設計
2．1 單片機
單片機系統是整個硬件系統的核心，既是協調整機工作的控制器，又是數據處理器。采用凌陽SPCE061A具體不再細述。