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MSP430單片機(jī)帶攝氏度/華氏度切換的超低功耗溫度計(jì)程序 帶前臺(tái)與后臺(tái)

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樓主
ID:108615 發(fā)表于 2016-3-14 19:55 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
本程序是《MSP430系列單片機(jī)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐》書(shū)里面的源碼，（包含工程文件(例3.1) ）完整例程下載：http://www.torrancerestoration.com/bbs/dpj-46245-1.html


關(guān)于本程序的詳細(xì)解說(shuō)大家可以點(diǎn)擊上圖下載電子書(shū)

  1. /*
  2.                
  3.                 帶攝氏度/華氏度切換的超低功耗溫度計(jì)程序


  6.   說(shuō)明：在《溫度計(jì)_基本原理》程序中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)溫度測(cè)量和顯示的系統(tǒng)，
  7.         但因?yàn)椴蓸铀俾屎芸�，且�?duì)基準(zhǔn)源不加控制，耗電很大(800uA左右)。
  8.             本例中，將溫度采集速度降到1秒一次，且采樣間隙時(shí)間不僅關(guān)閉基
  9.         準(zhǔn)源，還讓CPU進(jìn)入LPM3休眠狀態(tài)，大大節(jié)省了耗電。該程序功耗僅10uA
  10.         左右，可用紐扣電池長(zhǎng)期運(yùn)行(2年)。實(shí)際上對(duì)于環(huán)境溫度1秒1次采樣仍
  11.         屬浪費(fèi)，如果降到5秒一次，功耗可下降到4uA左右(CR2032電池工作5年)。
  12.             按KEY3后，CPU進(jìn)入LPM4，功耗下降到0.1uA，這是一種常用的不斷電
  13.         的關(guān)機(jī)方法。
  14.             同時(shí)，該程序示例了如何例用程序庫(kù)快速的完成開(kāi)發(fā)任務(wù)。

  16. //=============================操作說(shuō)明方法==============================

  18.     按KEY1鍵切換到攝氏度顯示，按KEY2鍵切換到華氏度顯示，按KEY3關(guān)機(jī)，
  19.     關(guān)機(jī)后按復(fù)位鍵可以開(kāi)機(jī)。

  21. //===========================溫度計(jì)算公式推導(dǎo)============================

  23.             430單片機(jī)內(nèi)部溫度傳感器溫度系數(shù)是：1.32mV/K (1.32mv/開(kāi)爾文)
  24.         開(kāi)爾文溫度=攝氏溫度+273K
  25.             在內(nèi)部基準(zhǔn)電壓Vref=1200mV條件下，ADC數(shù)據(jù)格式設(shè)置為"有符號(hào)"時(shí)，
  26.         0V對(duì)應(yīng)采樣值0，1/2Vref(600mV)對(duì)應(yīng)ADC采樣值32767(忽略實(shí)際誤差)。
  27.             推導(dǎo)出傳感器輸出Vsensor = (ADC采樣值)/32768 * Vref/2
  28.             Vsensor除以溫度系數(shù)(1.32mV/K)得到開(kāi)氏溫度:
  29.               DegK = ADC采樣值/65536 * 1200/1.32
  30.        化簡(jiǎn)后 DegK = (ADC采樣值 * 909)/65536
  31.        再減去273，得到攝氏溫度:
  32.               DegC = (ADC采樣值 * 909)/65536 - 273
  33.        為了能顯示小數(shù)點(diǎn)后一位，計(jì)算過(guò)程中先擴(kuò)大10倍，顯示時(shí)加一位小數(shù)點(diǎn)。得
  34.        到最終計(jì)算公式：
  35.               DegC = (ADC采樣值 * 9090)/65536 - 2730
  36.        華氏度/攝氏度的轉(zhuǎn)換公式是
  37.               DegF=DegC*(9/5)+32
  38.        同樣擴(kuò)大10倍得到DegF=DegC*9/5+320

  40. //===========================溫度校準(zhǔn)與修正============================
  41.        上述公式是在理想狀況下求得的，實(shí)際上ADC、溫度傳感器都存在誤差。(誤差
  42.   原理參《超低功耗電壓表》程序)，因此需要校準(zhǔn)。在《超低功耗電壓表》中提出的
  43.   校準(zhǔn)方法在這里同樣適用，即輸入兩個(gè)已知溫度(例如0/100度)，記錄ADC讀數(shù)，然后
  44.   根據(jù)兩點(diǎn)坐標(biāo)寫(xiě)出新的直線公式，即可校準(zhǔn)。
  45.       但是該方法存在2個(gè)難點(diǎn)：第一是在業(yè)余條件下，標(biāo)準(zhǔn)溫度產(chǎn)生比較困難(相對(duì)
  46.   來(lái)說(shuō)，電壓表程序中產(chǎn)生已知電壓容易得多);第二是溫度傳感器位于片內(nèi)，難以置入
  47.   標(biāo)準(zhǔn)溫度中(比如冰水混合物/沸水)。
  48.       因此，這里提出一種相對(duì)簡(jiǎn)單的近似校準(zhǔn)方法。該溫度計(jì)大部分情況測(cè)量的是室
  49.   溫附近的范圍(按0-50度考慮)，而傳感器的輸出比例系數(shù)是按絕對(duì)零度開(kāi)始的，因此微
  50.   小的比例誤差乘以273都是不可忽略的。%2的比例誤差，在27度下(300K)會(huì)造成7.92mV
  51.   誤差，約6度。因?yàn)殡y以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)溫度，所以比例系數(shù)難以校準(zhǔn);但偏移誤差很容易通過(guò)
  52.   顯示值和普通溫度計(jì)示數(shù)之差得到。我們可以將所有的誤差都折算成偏移誤差，這樣雖
  53.   然比例誤差無(wú)法完全消除，但因?yàn)闇y(cè)溫范圍不大，影響也相對(duì)小得多。
  54.       在25度左右的室溫下，抄下430顯示的溫度標(biāo)與準(zhǔn)溫度計(jì)的溫度差T_OFFSET，在顯示
  55.   的時(shí)候?qū)⑦@個(gè)誤差扣除。按0-50度量程考慮，25度必然是準(zhǔn)確的，按量程25度程正負(fù)25
  56.   K計(jì)算，2%比例誤差造成的溫度誤差只有正負(fù)0.5度，精度已經(jīng)足夠高了。
  57.      
  58. //=========================================================================
  59.   注意事項(xiàng)：用手觸摸芯片表面可以觀察到顯示溫度立刻上升。但請(qǐng)注意430單片機(jī)
  60.             屬于靜電敏感芯片，觸摸芯片之前一定要先用手接觸一下大地(水管、
  61.             電腦機(jī)箱等)再捏住電路板的GND端子(左下角)，另一只手才可觸摸芯片。

  63.   (C)西安電子科技大學(xué) 測(cè)控技術(shù)與儀器教研中心   編 寫(xiě)：謝 楷 2020/02/20
  64.   
  65. */
  66. //
  67. //                   MSP430FE425
  68. //             ----------------------
  69. //            |                   XIN|-
  70. //            |                      | 32kHz
  71. //            |RST               XOUT|-
  72. //            |                      |    +----------------------+
  73. //            |A0.6+ -|        S0-S15|--->|   SoftBaugh LCD_048  |
  74. //            |A0.6-  |     COM0-COM3|--->|   7.1Digit,4-Mux LCD |
  75. //            |     | |              |    +----------------------+
  76. //            |     | |         VREF |---+
  77. //      (P1.5)|    \| |/             |   |
  78. //   KEY1---->|     \_/              |  -+- 100nF
  79. //            |    內(nèi)部              |  -+-
  80. //            | 溫度傳感器           |   |
  81. //      (P1.6)|                 AVss |---+
  82. //   KEY2---->|                      |
  83. //            |                      |
  84. //            |                      |
  85. //      (P1.7)|                      |
  86. //   KEY3---->|                      |
  87. //            |                      |
  88. //*****************************************************************************
  89. #include "MSP430X42X.h"      /*430單片機(jī)寄存器頭文件*/
  90. #include "LCD_Display.h"     /*LCD顯示函數(shù)庫(kù)頭文件*/
  91. #include "BasicTimer.h"      /*基礎(chǔ)定時(shí)器函數(shù)庫(kù)頭文件*/
  92. #include "ADC16.h"           /*16位ADC函數(shù)庫(kù)頭文件*/

  94. #define KEY1 (P1IN&BIT5)     /*KEY1=P1.5*/
  95. #define KEY2 (P1IN&BIT6)     /*KEY1=P1.6*/
  96. #define KEY3 (P1IN&BIT7)     /*KEY1=P1.7*/

  98. char Timer1s=16;             /*1秒計(jì)時(shí)累加變量*/
  99. char DegMode=1;              /*溫度模式變量*/
  100. #define Mode_C 1             /*攝氏度 宏定義*/
  101. #define Mode_F 0             /*華氏度 宏定義*/

  103. #define T_OFFSET (0)         /*25度左右條件下，顯示溫度減去標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)溫度*/
  104.                              /*作為校準(zhǔn)偏移值。注意要乘10倍，10=1.0度*/
  105. /****************************************************************************
  106. * 名    稱(chēng)：PowerOff()
  107. * 功    能：關(guān)機(jī)
  108. * 入口參數(shù)：無(wú)
  109. * 出口參數(shù)：無(wú)
  110. * 說(shuō)    明: 關(guān)機(jī)后按復(fù)位鍵開(kāi)機(jī)。
  111. ****************************************************************************/
  112. void PowerOff()
  113. {
  114.    LCD_Clear();
  115.    LCD_DisplayChar(BR,5);   
  116.    LCD_DisplayChar(OO,4);
  117.    LCD_DisplayChar(FF,3);  //顯示 '-OFF-'
  118.    LCD_DisplayChar(FF,2);   
  119.    LCD_DisplayChar(BR,1);  
  120.    Cpu_SleepDelay(32);     //'-OFF-' 停留2秒
  121.    LCD_OFF();              //關(guān)閉LCD
  122.    _DINT();                //禁止所有中斷(禁止喚醒CPU)
  123.    LPM4;                   //進(jìn)入LPM4休眠(最省電的模式,0.1uA)
  124.                            //只有復(fù)位才能喚醒CPU，重新執(zhí)行程序
  125.    _NOP(); //程序永遠(yuǎn)不會(huì)運(yùn)行到這一行
  126. }
  127. /****************************************************************************
  128. * 名    稱(chēng)：main()主程序
  129. * 功    能：每1秒采集溫度一次并顯示;每1/16秒掃描一次按鍵并處理。
  130. * 入口參數(shù)：無(wú)
  131. * 出口參數(shù)：無(wú)
  132. ****************************************************************************/
  133. void main( void )
  134. { int i;
  135.   int ADC_Result=0;
  136.   int DegC;int DegF;
  137.   WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;  //停止看門(mén)狗
  138.   FLL_CTL0|=XCAP18PF;          //配置晶振負(fù)載電容
  139.   P1DIR|=BIT0+BIT1+BIT2+BIT3+BIT4;
  140.   P2DIR|=BIT0+BIT1+BIT2+BIT3;       //懸空的IO口要置為輸出
  141.   P1OUT =0;                         //不確定電平會(huì)造成IO耗電
  142.   P2OUT =0;   
  143.   BT_Init(16);     //BasicTimer設(shè)置為1/16秒中斷(喚醒)CPU一次
  144.   LCD_Init();      //LCD初始化
  145.   UART_Init(2400,n,8,1);
  146.   ADC16_Init(0,6,'S',1);//ADC16初始化，設(shè)置ADC0采樣溫度傳感器,有符號(hào)，增益=1
  147.   while(1)
  148.   {
  149.     Cpu_SleepWaitBT();//CPU休眠，等待被BasicTimer喚醒
  150.     //-----------以下代碼1/16秒運(yùn)行一次--------------
  151.     if(KEY1==0) DegMode=Mode_C;  //如果KEY1被按下，切換成攝氏度顯示模式
  152.     if(KEY2==0) DegMode=Mode_F;  //如果KEY2被按下，切換成華氏度顯示模式
  153.     if(KEY3==0) PowerOff();      //如果KEY3被按下，關(guān)機(jī)
  154.     Timer1s++;                   //1秒累加計(jì)數(shù)
  155.     if(Timer1s>=16)              //16次累加=1秒
  156.     {
  157.        Timer1s=0;
  158.     //-----------以下代碼1秒運(yùn)行一次-----------------
  159.        ADC16_VrefOn();           //打開(kāi)基準(zhǔn)源
  160.        for(i=0;i<30;i++);       //略等待，等基準(zhǔn)穩(wěn)定
  161.        ADC_Result=ADC16_Sample(0,1);//采樣ADC0,單次采樣
  162.        ADC16_VrefOff();          //關(guān)閉基準(zhǔn)源
  163.        DegC=((long int)ADC_Result * 9090)/65536 - 2730;//計(jì)算攝氏度
  164.        DegC-=T_OFFSET;            //扣除校準(zhǔn)偏移量
  165.        DegF=DegC*9/5+320;                              //計(jì)算華氏度
  166.        if(DegMode==Mode_C)       //如果處于攝氏度顯示模式
  167.        {
  168.          LCD_DisplayDecimal(DegC,1); //顯示攝氏度，帶1位小數(shù)
  169.          LCD_InsertChar(DT);         
  170.          LCD_InsertChar(CC);         // 尾部添加單位: 'C  
  171.        }
  172.        if(DegMode==Mode_F)       //如果處于華氏度顯示模式
  173.        {
  174.          LCD_DisplayDecimal(DegF,1);//顯示攝氏度，帶1位小數(shù)
  175.          LCD_InsertChar(DT);
  176.          LCD_InsertChar(FF);     // 尾部添加單位: 'F
  177.        }        
  178.     }
  179.   }
  180. }
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