采用單片微控制器的低成本數字溫度計

許多應用中，溫度的檢測和顯示功能都是所期望或絕對需要的。溫度探頭、自動調溫器、CPU監控器和過程控制設備就是一些這樣的應用。插圖示出了一個用于溫度檢測和顯示的簡單系統。該電路只需要一個微控制器(MCU)，而不像其他解決方案那樣需要單獨的功率管理和模擬變換器芯片。而且，該電路無需對復位引腳進行任何的特殊處理，因為所使用的MCU引入了節電型的檢測方法。

德州儀器(TI)公司的MSP430F412型MCU在執行快閃存儲器代碼的同時由一個高速內部振蕩器進行計時。首先，代碼運用單斜率模擬轉換技術來讀取電阻性傳感器的信息。然后，將讀數變換成BCD值并顯示于LCD上。LCD不需要單獨的驅動芯片；它由MCU直接驅動。LCD還會顯示一個閃爍的“F”以表示讀數的單位是華氏度，且電路正在自動檢測溫度。

顯示內容一旦更新，MCU即進入低功耗等待狀態。在此期間，只有一個內部計時器處于工作狀態，其遞增幅度由32kHz晶體控制。該計時器控制著LCD的成幀頻率(Framing Frequency)，使其保持接通狀態，并顯示最新的溫度讀數。經過一段可由軟件進行選擇的延時之后，相同的計時器產生一個中斷。該中斷隨后將重新啟動CPU和內部高速振蕩器，整個過程重復進行。每次中斷要么清除顯示內容，要么把“F”寫在顯示器上并使其閃爍。

MSP430F412是專為以低功率電池為電源的應用而設計的。因此，當MCU處于等待狀態且LCD接通時，整個電路只形成1.5uA的電流。由于MCU的啟動和關斷時間均極其短暫，故其97%以上的時間處于等待狀態。當電路處于工作狀態或對傳感器進行測量時，它只形成110 A的平均電流，較長的等待時間加上較短的工作時間使得該電路的總平均電流低于5uA。如果此電路采用220mAh、2032型硬幣電池(Coin Cell)為電源，則可連續工作長達5年。

數字溫度計功能的實現只用到了MCU資源的很小一部分。程序使用了快閃存儲器的不足17%。有21條I/O線路可供其他用戶使用，且CPU在大多數時間里處于關斷狀態。考慮到這些事實，就可以容易地了解數字溫度計如何能夠僅僅是一個在相同MCU上實現的更為復雜的應用的一小部分了。溫度計可以是生產設備控制電路的輔助功能，根據溫度讀數來改變速度和功率。

它亦或可以是同樣對時刻起反應的數字自動調溫器的核心，因為32kHz輸入直接分隔開來以提供一個實時時鐘。溫度計甚至還可以是采用MCU來存儲數據和運行代碼的數據登錄系統的一部分。這是可能的，因為MSP430F412能夠在其自身的快閃存儲器中記錄信息。