MSP430F413单片机低功耗温度计的设计+源代码+电路图(4)
本设计采用MSP430F413作为主控制芯片。MSP430F系列是美国德州仪器公司（Texas Instruments）生产的一种超低功耗的Flash控制器，该器件有“绿色”控制器的之称[4]。其存储模块是目前业界所有内部继承Flash存储器产品中能耗最低的一种，消耗的功率仅为其它闪速微控制器的五分之一，因其具有超低功耗的数控振荡器技术，可以实现频率调节和无晶振运行。MSP430F单片机片内资源非常丰富，I/O端口的功能强大而且十分灵活，所有的I/O口均可以单独的配置，每一根端口线分别对应输入、输出、方向和功能选择等多个寄存器里的一位[5]。在本设计中的，MSP430F413能够很好的完成设计的要求，例如，该单片机内部集成有显示驱动及数模转换，所以使得设计更加简单，功耗更低。
表2 MSP430F单片机的吹冰种工作模式
活动方式（AM） CPU和不同组合的外围模块开启，处于活动状态。
低功耗方式0（LPM0） CPU停止工作，且外围模块继续工作，ACLK和SMCLK 有效，MCLK环路控制有效。
低功耗方式1（LPM1） CPU停止工作，且外围模块继续工作，ACLK和SMCLK有效，MCLK环路控制无效。
低功耗方式2（LPM2） CPU以及外围模块的工作状态同（LPM1），SMCLK和MCLK的环路控制无效。
低功耗方式3（LPM3） CPU以及外围模块的工作状态同（LPM1），ACLK有效，SMCLK和MCLK的环路控制无效，数控振荡器（DCO）的DC发生器关闭。
低功耗方式4（LPM4） CPU以及外围模块的工作状态同（LPM1）。ACLK信号被禁止。晶振停止工作，SMCLK/MCLK的环控无效，并且数控振荡器（DCO）的DC发生器被关闭。
MSP430F系列单片机突出的超低功耗特性主要来源于其独特的而灵活的时钟系统[6]。通过软件可对内部的时钟系统进行不同的设置，控制芯片处于不同的工作方式。由于系统采用工作模式的不同，芯片的功耗有着显著的不同，在系统中总共有一种工作模式和五种低功耗模式。MSP430F单片机的吹冰种工作模式如表2所示。
2.2 温度传感器DS18B20的介绍
在本设计中采用的温度传感器是DS18B20。DS18B20是美国DALLS半导体公司生产的单线智能数字温度传感器，可把温度信号直接转换为串行数字信号供计算机处理[7]。其主要特点是：它独特的单线接口，只需1个接口引脚即可以实现通信；不需要增加其它的外部元件搭建外围电路就可以正常运行；可以用数据线进行供电，不需要备份的电源；测量范围为-55 至+125 ，分辨率为0.5 ；以9位-12位的数字量读出温度值；在1s典型值内将温度量转换为数字；用户可以定义非易失性的温度警告设置。
DS18B20采用3脚PR－35封装或8脚的SOIC封装，其内部结构图如图4所示。
图4 DS18B20的内部结构图
64位闪存ROM结构，用于存放DS18B20编码。首先是产品单线系列编号共有8位，接着是每个器件的序号（唯一的），共有48位，其中最重要的8位是前面的56位CRC检验码（循环冗余校验码），这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因[8]。温度报警触发器TH和TL，通过软件写入用户的报警上下限。R1和R0决定温度转换的精度位数，从而进行分辨率的设置。
表3 DS18B20温度转换时间表
R1 R0 分辨/位 最大温转时间/ms
0 0 9 93.75
0 1 10 187.5
1 0 11 375
1 1 12 750
DS18B20的温度转换时间如表3所示。DS18B20温度转换的时间比较长，且分辨率的位数与温度的转换时间成正比。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间进行权衡考虑。