基于SPCE061A的超低功耗电子温度计设计

摘要：系统选用静态功耗2μW的SPCE061A单片机作为主控单元，低功耗温度传感器DS18B20采集温度，时钟芯片DS1302提供时间，HT1621D驱动玻璃片实现时间的显示。且系统具有温度控制功能，短时间内可将温度稳定在设定值。系统可通过串口与PC通信，由可视化界面显示温度随时间的变化，形象直观。整机系统可根据需要一键唤醒或进入静态。系统实现了温度时间的显示，测试结果表明：分辨率、功耗、显示和温度控制均达到设计要求。
关键词：SPCE061A；低功耗；DS18B20；DS1302；HT1621D

本设计为参加我院电子制作比赛而作。其设计的基本要求是：制作一个超低功耗电子温度计，实现温度、时间的显示。要求系统温度误差小于0．5℃，静态功耗小于5μW。

1 总体设计方案
根据题目设计要求，可从硬件选用及软件编程方面降低功耗。系统可分为控制模块、测温模块、时间模块、驱动显示模块、温度控制与通信模块等，整体框图如图1所示，各模块的实现方案如下：

1．1 控制模块
选用SPCE061A型单片机。SPCE061A是一款16位单片机，静态功耗为2μW。该单片机具有一键唤醒功能，需要时可将单片机置于休眠状态，可有效节省能量，且不用的端口可设为输出状态，进一步降低功耗。时钟频率可根据需要进行修改。系统默认时钟为24．756．MHz，CPU时钟具奄fosc，fosc／2，fosc／4，fosc／8，fosc／16，fosc／32，fosc／64可选，降低CPU时钟频率，可有效降低功耗，但会降低系统效率，可根据需要进行选择。
1．2 显示模块
采用6位LCD数码显示玻璃片HT1621D，可满足低功耗要求。
1．3 时钟模块
采用低功耗的实时时钟芯片DS1302实现时钟。DS1302芯片可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年等进行计数，且精度高，8个字节的高速暂存RAM作为数据暂存区，工作电压为2．5～5．5 V范围内，2．5 V时耗电小于300 nA。
1．4 测温模块
采用数字式温度传感器DS18B20。此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除A／D模块，降低硬件成本，简化系统电路。另外，DS18B20测温范围为-55～+125℃，固有测温分辨率为0．5℃，具有测量范围广、测量精度高等优点。
1．5 通信模块
MAX232芯片是目前应用较为广泛的电平转换器件，可以为RS 232端口提供双向电平转换。
综上所述，本设计具体框图如图2所示。

2 系统的硬件设计
2．1 单片机
单片机系统是整个硬件系统的核心，既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。采用凌阳SPCE061A具体不再细述。