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帶攝氏度/華氏度切換的超低功耗溫度計(jì)程序
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)，
但因?yàn)椴蓸铀俾屎芸欤覍?duì)基準(zhǔn)源不加控制，耗電很大(800uA左右)。
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
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
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
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)。
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
的關(guān)機(jī)方法。
同時(shí)，該程序示例了如何例用程序庫(kù)快速的完成開發(fā)任務(wù)。
//=============================操作說(shuō)明方法==============================
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)，
關(guān)機(jī)后按復(fù)位鍵可以開機(jī)。
//===========================溫度計(jì)算公式推導(dǎo)============================
430單片機(jī)內(nèi)部溫度傳感器溫度系數(shù)是：1.32mV/K (1.32mv/開爾文)
開爾文溫度=攝氏溫度+273K
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)，
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)。
推導(dǎo)出傳感器輸出Vsensor = (ADC采樣值)/32768 * Vref/2
Vsensor除以溫度系數(shù)(1.32mV/K)得到開氏溫度:
DegK = ADC采樣值/65536 * 1200/1.32
化簡(jiǎn)后 DegK = (ADC采樣值 * 909)/65536
再減去273，得到攝氏溫度:
DegC = (ADC采樣值 * 909)/65536 - 273
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
到最終計(jì)算公式：
DegC = (ADC采樣值 * 9090)/65536 - 2730
華氏度/攝氏度的轉(zhuǎn)換公式是
DegF=DegC*(9/5)+32
同樣擴(kuò)大10倍得到DegF=DegC*9/5+320
//===========================溫度校準(zhǔn)與修正============================
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
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
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
根據(jù)兩點(diǎn)坐標(biāo)寫出新的直線公式，即可校準(zhǔn)。
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)
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
標(biāo)準(zhǔn)溫度中(比如冰水混合物/沸水)。
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
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)零度開始的，因此微
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
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)
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
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。
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
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
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。
//=========================================================================
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)
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、
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。
(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：謝楷 2020/02/20
*/
//
// MSP430FE425
// ----------------------
// | XIN|-
// | | 32kHz
// |RST XOUT|-
// | | +----------------------+
// |A0.6+ -| S0-S15|--->| SoftBaugh LCD_048 |
// |A0.6- | COM0-COM3|--->| 7.1Digit,4-Mux LCD |
// | | | | +----------------------+
// | | | VREF |---+
// (P1.5)| \| |/ | |
// KEY1---->| \_/ | -+- 100nF
// | 內(nèi)部 | -+-
// | 溫度傳感器 | |
// (P1.6)| AVss |---+
// KEY2---->| |
// | |
// | |
// (P1.7)| |
// KEY3---->| |
// | |
//*****************************************************************************
#include "MSP430X42X.h" /*430單片機(jī)寄存器頭文件*/
#include "LCD_Display.h" /*LCD顯示函數(shù)庫(kù)頭文件*/
#include "BasicTimer.h" /*基礎(chǔ)定時(shí)器函數(shù)庫(kù)頭文件*/
#include "ADC16.h" /*16位ADC函數(shù)庫(kù)頭文件*/
#define KEY1 (P1IN&BIT5) /*KEY1=P1.5*/
#define KEY2 (P1IN&BIT6) /*KEY1=P1.6*/
#define KEY3 (P1IN&BIT7) /*KEY1=P1.7*/
char Timer1s=16; /*1秒計(jì)時(shí)累加變量*/
char DegMode=1; /*溫度模式變量*/
#define Mode_C 1 /*攝氏度宏定義*/
#define Mode_F 0 /*華氏度宏定義*/
#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*/
/*作為校準(zhǔn)偏移值。注意要乘10倍，10=1.0度*/
/****************************************************************************
* 名稱：PowerOff()
* 功能：關(guān)機(jī)
* 入口參數(shù)：無(wú)
* 出口參數(shù)：無(wú)
* 說(shuō) 明: 關(guān)機(jī)后按復(fù)位鍵開機(jī)。
****************************************************************************/
void PowerOff()
{
LCD_Clear();
LCD_DisplayChar(BR,5);
LCD_DisplayChar(OO,4);
LCD_DisplayChar(FF,3); //顯示 '-OFF-'
LCD_DisplayChar(FF,2);
LCD_DisplayChar(BR,1);
Cpu_SleepDelay(32); //'-OFF-' 停留2秒
LCD_OFF(); //關(guān)閉LCD
_DINT(); //禁止所有中斷(禁止喚醒CPU)
LPM4; //進(jìn)入LPM4休眠(最省電的模式,0.1uA)
//只有復(fù)位才能喚醒CPU，重新執(zhí)行程序
_NOP(); //程序永遠(yuǎn)不會(huì)運(yùn)行到這一行
}
/****************************************************************************
* 名稱：main()主程序
* 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。
* 入口參數(shù)：無(wú)
* 出口參數(shù)：無(wú)
****************************************************************************/
void main( void )
{ int i;
int ADC_Result=0;
int DegC;int DegF;
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //停止看門狗
FLL_CTL0|=XCAP18PF; //配置晶振負(fù)載電容
P1DIR|=BIT0+BIT1+BIT2+BIT3+BIT4;
P2DIR|=BIT0+BIT1+BIT2+BIT3; //懸空的IO口要置為輸出
P1OUT =0; //不確定電平會(huì)造成IO耗電
P2OUT =0;
BT_Init(16); //BasicTimer設(shè)置為1/16秒中斷(喚醒)CPU一次
LCD_Init(); //LCD初始化
UART_Init(2400,n,8,1);
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
while(1)
{
Cpu_SleepWaitBT();//CPU休眠，等待被BasicTimer喚醒
//-----------以下代碼1/16秒運(yùn)行一次--------------
if(KEY1==0) DegMode=Mode_C; //如果KEY1被按下，切換成攝氏度顯示模式
if(KEY2==0) DegMode=Mode_F; //如果KEY2被按下，切換成華氏度顯示模式
if(KEY3==0) PowerOff(); //如果KEY3被按下，關(guān)機(jī)
Timer1s++; //1秒累加計(jì)數(shù)
if(Timer1s>=16) //16次累加=1秒
{
Timer1s=0;
//-----------以下代碼1秒運(yùn)行一次-----------------
ADC16_VrefOn(); //打開基準(zhǔn)源
for(i=0;i<30;i++); //略等待，等基準(zhǔn)穩(wěn)定
ADC_Result=ADC16_Sample(0,1);//采樣ADC0,單次采樣
ADC16_VrefOff(); //關(guān)閉基準(zhǔn)源
DegC=((long int)ADC_Result * 9090)/65536 - 2730;//計(jì)算攝氏度
DegC-=T_OFFSET; //扣除校準(zhǔn)偏移量
DegF=DegC*9/5+320; //計(jì)算華氏度
if(DegMode==Mode_C) //如果處于攝氏度顯示模式
{
LCD_DisplayDecimal(DegC,1); //顯示攝氏度，帶1位小數(shù)
LCD_InsertChar(DT);
LCD_InsertChar(CC); // 尾部添加單位: 'C
}
if(DegMode==Mode_F) //如果處于華氏度顯示模式
{
LCD_DisplayDecimal(DegF,1);//顯示攝氏度，帶1位小數(shù)
LCD_InsertChar(DT);
LCD_InsertChar(FF); // 尾部添加單位: 'F
}
}
}
}

復(fù)制代碼