關(guān)鍵詞：HT48R06A-1單片機(jī) MSP430F135單片機(jī) 低功耗

便攜式智能儀器具有體積小、重量輕和便于攜帶的特點(diǎn)，一般用電池作為其供電電源，因此降低功耗便成為主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。在設(shè)計(jì)過程中，除了選用各種低功耗的器件和芯片外，還必須在滿足（或犧牲一點(diǎn)）速度等指標(biāo)要求的前提下，進(jìn)行降低功耗的硬件和軟件設(shè)計(jì)，以使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的功耗最小。本文詳細(xì)介紹了一種低功耗的便攜式無線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)能同時(shí)測(cè)量20米范圍內(nèi)的異地溫度及本地溫濕度，還具有時(shí)間顯示、鬧鐘提醒等功能。

圖1

1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由無線發(fā)送和接收兩部分組成，發(fā)送部分由HT48R06A-1單片機(jī)、溫度/頻率轉(zhuǎn)換電路、無線發(fā)送模塊等組成，接收部分由MSP430F135單片機(jī)、無線發(fā)送模塊等組成，接收部分由MSP430F135單片機(jī)、無線接收模塊、溫濕度測(cè)量電路、時(shí)鐘電路及其它電路組成。系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。

1．1 無線發(fā)送部分

發(fā)送部分的處理器采用HT48R06A-1單片機(jī)，片內(nèi)集成了一個(gè)外部中斷、一個(gè)8位定時(shí)器和一個(gè)看門狗定時(shí)器，其休眠狀態(tài)電流僅為5μA，可以滿足本系統(tǒng)硬件的要求和低功耗要求。HT48R06A-1內(nèi)部沒有A/D轉(zhuǎn)換器，出于成本考慮，采用圖2所示的由555定時(shí)器組成的溫度/頻率轉(zhuǎn)換電路。它其實(shí)是一個(gè)多諧振蕩器，Rt為熱敏電阻，圖中多諧振蕩器產(chǎn)生的高、低電平脈寬分別為：

TH=（R3+Rt）C4ln2

TL=RtC4ln2

于是可得：Rt=[(TL)/(TH-TL)]R3

    利用HT48R06A-1的定時(shí)器測(cè)出TH和TL后，便可求出熱敏電阻值，查表后即可得到相應(yīng)的溫度值。

1．2 接收部分

接收部分的處理器選用TI公司的MSP430F135單片機(jī)，它的片內(nèi)集成了豐富的功能單元，能夠滿足本系統(tǒng)的硬體要求；它同時(shí)提供ACLK、MCLK和SMCLK三種不同頻率的時(shí)鐘給不同的模塊，使整個(gè)系統(tǒng)具有超低功耗。單片機(jī)在低功耗模塊3下，耗電僅為1.6μA左右，且ACLK仍保持活動(dòng)以提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可以滿足系統(tǒng)的低功耗要求和實(shí)時(shí)性要求。

液晶驅(qū)動(dòng)器選用Holtek公司的HT1622芯片，它的工作電壓為2.7～5.2V，可驅(qū)動(dòng)32×8段段碼，正常工作時(shí)耗電80μA（Vcc=3V）左右，液晶玻璃片的工作電壓不超過2.7V。時(shí)鐘電路選用Philips公司的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563，它有1.0～5.5V的大工作電壓范圍，工作電流僅為0.25μA(Vcc=3.0V,25℃)左右。

為進(jìn)一步降低系統(tǒng)功耗，在系統(tǒng)中加入光控節(jié)能電路。在光線不足時(shí)，關(guān)閉液晶驅(qū)動(dòng)器和無線接收模塊，單片機(jī)進(jìn)入低功耗模塊3，以降低功耗。圖3為光控節(jié)能電路的原理圖，Rg為光敏電阻。P1口是具有施密特輸入特性的帶中斷功能的I/O口，設(shè)置P1.2為上升沿觸發(fā)，P1.3口為下降沿觸發(fā)。隨著光線的增強(qiáng)（減弱），Rg阻值減�。ㄔ龃螅琍1.3（P1.2）口電位下降（上升），當(dāng)下降（上升）到下降沿（上升沿）輸入門檻電壓時(shí)，觸發(fā)中斷，單片機(jī)退出（進(jìn)入）低功耗模塊，同時(shí)打開（關(guān)閉）液晶驅(qū)動(dòng)模塊和無線接收模塊電源。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，加入該節(jié)能電路后，接收部分在夜間耗電至少少白天減少70μA。

圖3

    1．3 無線收發(fā)模塊

從成本和可靠性的角度考慮，選用河南安陽新世紀(jì)電子研究所的F05C（發(fā)射模塊）和J04H（接收模塊）。它們的頻率一致性好，采用AM調(diào)制方式，兩者相配合，開闊區(qū)最大通信距離約為250m，特別適合多發(fā)一收無線遙控及低速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2．1 發(fā)送部分主程序

發(fā)送端主要完成溫度的測(cè)量及數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)。為降低功耗，HT48R06A-1單片機(jī)不需工作時(shí)應(yīng)處于休眠狀態(tài)。單片機(jī)內(nèi)的8位定時(shí)器用于溫度的測(cè)量，看門狗定時(shí)器和片內(nèi)RC振蕩器配合控制連續(xù)兩次測(cè)量和發(fā)送