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                  超低功耗溫度測量與顯示方案

                  2021年07月23日 16:18 ? 次閱讀

                  摘要

                  溫度測量系統應用廣泛,被大量應用于電廠、建材、煤化工、冶金、供熱、工程機械熱處理、煤質化驗等溫度測控領域。實現高精度、低功耗溫度監測成為多種行業的需求,本文介紹了一種超低功耗溫度測量顯示系統的實現方法,給出了其硬件連接方式及軟件工作流程,對超低功耗設計方法給出具體思路。

                  硬件連接

                  談到低功耗方案設計,有過單片機開發經歷的工程師基本都會想到歐美知名芯片廠商的MSP430超低功耗MCU,MSP430在功耗控制方面處在行業領先水平,但片內資源有限,在進行高精度溫度測量時需要采集溫度傳感器的微弱信號,12位的片內ADC就不能滿足要求,需要外加儀表放大器和高精度ADC,以滿足溫度傳感器信號的高精度測量,通常選擇AD7794或ADS1220做模擬信號采集。也有產品中使用國內知名芯片廠商的MCU進行方案設計,該MCU內置儀表放大器和16位ADC,在熱電阻溫度測量應用中,需要外加運放搭建恒流源,且MCU的功耗較大,休眠模式下電流70μA,增加外部運放后,整個方案的功耗更加難以控制,在測量精度和產品壽命方面沒有保障。

                  現介紹基于SDIC的SD8318實現的溫度測量方案,該芯片集成了豐富的片內資源,可使用最少的外圍器件,實現溫度的高精度、低功耗測量與顯示,主要的功能包括:

                  • 24 bits高精度ADC
                  • 低噪聲儀表放大器,內置電路有效抑制漂移
                  • 內置OP,可借助外部電阻搭建1路程控恒流源
                  • 低功耗工作模式
                  • LCD顯示驅動,內置升壓電路,可在低電壓時維持高亮度
                  • 多級電池電壓檢測
                  • 內置EPROM可用于存儲校準數據
                  • 一路16 bits PWM輸出
                  • 一路UART通信
                  • 一路片內溫度傳感器

                  上面所介紹的功能都是進行溫度表頭設計必須具備的,SD8318將上述功能集成在芯片內部,大大簡化了片外電路的復雜程度,更少的外圍電路,對整體方案的一致性、功耗水平等方面都有很好地保障。

                  下面以PT100/PT1000熱電阻溫度測量、顯示方案為例,介紹基于SD8318的電路方案。

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                  圖1. 基于SD8318的熱電阻測量電路

                  圖1介紹了基于SD8318實現的PT100/PT1000溫度測量方案,包括穩壓電路與多級低壓檢測模塊(使用2節干電池供電時,LDO電路可省略)、液晶顯示模塊、恒流源驅動電路、按鍵輸入、熱電阻測量電路及SD8318借助芯片內部的高精度ADC、OP等資源,可使用最少的外圍電路實現整套電路方案設計。

                  SD8318內部集成的PGIA和ADC電路可很好的保證傳感器信號測量精度,搭配軟件上的溫度轉換算法,可在-100~400℃范圍內誤差小于0.1℃。

                  軟件流程

                  不同品牌的溫度表頭產品具有不同的功能,軟件流程也就各不相同,這里重點介紹在降低功耗方面所涉及的軟件工作流程。

                  為了降低系統功耗,方案中使用了SD8318的正常工作模式、待機模式和休眠模式,表頭工作時,使用正常工作模式與待機模式,通過降低正常工作時間來降低系統功耗,系統工作流程如圖2所示。

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                  圖2. 軟件工作流程

                  根據圖2,完整的工作過程包括幾種工作狀態:

                  第一步,開機時會有60秒鐘的連續工作過程,會開啟背光,并連續刷新顯示;當有按鍵操作時,也會進入這種狀態。這種設計主要用于生產操作,如校表時需要連續工作以保證校準精度和提高生產效率;

                  第二步,關閉功能模塊,進入待機模式,此時不關閉液晶顯示,不刷新顯示數據;待機模式可有效地降低工作電流,保留顯示的情況下,整機功耗在0.04mW左右,屬于超低功耗水平;

                  第三步,退出待機并進入正常工作模式,首先打開正常測量時用到的功能模塊,如AVDDR、OP等,并給一定穩定時間,整個過程在70ms左右,平均功耗在2.1mW左右;

                  第四步,啟動ADC、PGIA,開始測量,完成一次穩定結果讀取并刷新顯示,整個過程大約300ms左右,平均功耗3.5mW左右;

                  從上述分析過程,以3S為周期的工作工作循環中,2.6S的時間都處于待機狀態,極大的降低了產品功耗。此外,方案中還可以增加休眠模式,在表頭長時間不用時,可通過按鍵進入休眠模式,此時僅1μA左右的電流消耗。

                  功能擴展

                  除熱電阻溫度測量方案外,SD8318在熱電偶、壓力、液位等傳感器測量中同樣有優勢。片內溫度傳感器支持單點校準,可在熱電偶測量應用中做冷端參考,也可使用外部溫度傳感器,借助多個模擬信號輸入通道實現。UART通信功能,可擴展無線傳輸、物聯網應用等。

                  SD8318支持一路高精度PWM輸出,在外加調整管的情況下,可實現4~20mA輸出,滿足兩線制電流輸出型變送器設計需求。

                  小結

                  本文給出的基于SD8318實現的熱電阻溫度測量,以極低的功耗完成溫度的高精度測量與顯示工作,具有極強的應用價值。豐富的片內資源,極大的降低外圍電路的復雜程度,縮減硬件成本。此外,還可擴展無線傳輸功能,4~20mA電流輸出型變送器等。

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                  氣體傳感器在日常生活無處不在,新冠疫情期間發揮救命稻草作用的呼吸機和制氧機,對患者吸入氧氣的氧濃度進....
                  發表于 2021-07-13 17:34? 2631次閱讀
                  高性能MCU|芯海MCU助力氣體檢測應用市場

                  MCU的技術原理編輯是怎樣的

                  詳解MCU的技術原理編輯 MCU同溫度傳感器之間通過I2C總線連接。I2C總線占用2條MCU輸入輸出....
                  發表于 2021-07-09 17:07? 60次閱讀
                  MCU的技術原理編輯是怎樣的

                  詳細介紹新能源汽車MCU常用的11個參數

                  .新能源汽車MCU常用的11個參數 MCU是新能源汽車特有的核心功率電子單元,通過接收VCU的車輛行....
                  發表于 2021-07-09 16:33? 217次閱讀
                  詳細介紹新能源汽車MCU常用的11個參數

                  電動汽車的mcu和燃油汽車的ECU是一樣的嗎

                  電動汽車的mcu和燃油汽車的ECU一樣嗎? 不一樣還是有一定區別的! MCU是整車控制器的核心,它負....
                  發表于 2021-07-09 16:32? 140次閱讀
                  電動汽車的mcu和燃油汽車的ECU是一樣的嗎

                  MCU芯片管腳定義基本常識的介紹

                  MCU芯片管腳定義基本常識 1、輸入口(Input) 輸入口其實可以理解為一個對地電阻和對VDD電阻....
                  發表于 2021-07-09 16:31? 243次閱讀
                  MCU芯片管腳定義基本常識的介紹

                  主控MCU和觸控IC之間的區別是什么

                  詳解主控MCU和觸控IC之間有何不同 其實,觸摸ic觸摸在此特指單點或多點觸控技術; IC,即集成電....
                  發表于 2021-07-09 16:31? 150次閱讀
                  主控MCU和觸控IC之間的區別是什么

                  mcu版本是什么意思,它的含義是什么

                  mcu版本是什么意思 MCU(英文全稱Micro Control Unit)中文名稱為微控制單元,其....
                  發表于 2021-07-09 16:29? 395次閱讀
                  mcu版本是什么意思,它的含義是什么

                  汽車mcu是什么意思,它的特點是什么

                  汽車mcu是什么意思? 汽車mcu是微控制器,控制著汽車內所有的電子系統,比如多媒體、音響、導航、懸....
                  發表于 2021-07-09 16:28? 281次閱讀
                  汽車mcu是什么意思,它的特點是什么

                  MCU的主要分類,按用途可分為哪些

                  按用途分類: 通用型:將可開發的資源(ROM、RAM、I/O、 EPROM)等全部提供給用戶。 專用....
                  發表于 2021-07-09 16:27? 118次閱讀
                  MCU的主要分類,按用途可分為哪些

                  MCU芯片龍頭上市公司有哪些?

                  MCU名為微控制單元,也稱單片微型計算機或單片機。是把處理器頻率與規格適當縮減,將內存、計數器、US....
                  發表于 2021-07-09 11:44? 21032次閱讀
                  MCU芯片龍頭上市公司有哪些?

                  用數據說話,看A股上市MCU相關企業的盈利能力

                  在國內,做MCU的企業很多,但聽說賺錢的不多。上周,我根據幾家MCU相關企業的公開財報數據,寫了一篇....
                  發表于 2021-07-08 10:03? 9410次閱讀
                  用數據說話,看A股上市MCU相關企業的盈利能力

                  淺析新塘031 串口PDMA通信

                  環境搭建這里就跳過了,沒啥用,我還是用KEIL 5 開發,自行下載個PACK包安裝就好了。點此前往新....
                  發表于 2021-07-06 17:16? 348次閱讀
                  淺析新塘031 串口PDMA通信

                  OTFDEC硬件模塊基于STM32H735G-D...

                  對這種自然的做法,以往的MCU在執行片外加密代碼時,需要先調用OSPI驅動,把密文代碼讀進來,比如放....
                  發表于 2021-07-05 14:03? 327次閱讀
                  OTFDEC硬件模塊基于STM32H735G-D...

                  你在瘋狂屯貨,他在悄悄出貨,MCU市場上演孫子兵...

                  電子發燒友網報道(文/黃山明)從去年下半年開始,半導體市場開始陷入缺貨漲價的浪潮,但在這股浪潮當中,....
                  發表于 2021-07-02 08:52? 3845次閱讀
                  你在瘋狂屯貨,他在悄悄出貨,MCU市場上演孫子兵...

                  突破1%自主可控水平!“卡脖子”的汽車芯片供應鏈...

                  汽車行業處于變革的關鍵期,變革就要有創新的技術,要能解決市場的痛點。在汽車芯片領域,在國外十大品牌的....
                  發表于 2021-07-01 08:06? 7801次閱讀
                  突破1%自主可控水平!“卡脖子”的汽車芯片供應鏈...

                  談BOM是一種原罪,但真的沒辦法

                  電子行業很多人都對一個產品的BOM非常感興趣。這個事情我在很多年前就知道了。 ? 本人在19年前做行....
                  發表于 2021-07-01 07:48? 1870次閱讀
                  談BOM是一種原罪,但真的沒辦法

                  深度剖析STM32的“GPU”—DMA2D實例詳

                  前言 GPU即圖形處理器,是現代顯卡的核心。在沒有GPU的時代,所有圖形的繪制都是由CPU來完成的,....
                  發表于 2021-06-30 14:50? 483次閱讀
                  深度剖析STM32的“GPU”—DMA2D實例詳

                  剖析ETS汽車芯片有效縮短開發周期

                  作者:Axel Kleinpaul,Senior Staff Engineer 易于入門芯片(ETS....
                  發表于 2021-06-30 11:14? 337次閱讀
                  剖析ETS汽車芯片有效縮短開發周期

                  都說做MCU不賺錢,那么MCU企業的毛利率到底有...

                  在國內做MCU的企業很多,多到可能數都數不過來,粗略估計可能有上百家,但大家都認可的一個觀點是國內M....
                  發表于 2021-06-30 09:38? 3718次閱讀
                  都說做MCU不賺錢,那么MCU企業的毛利率到底有...

                  LE9879QTW40為輔助泵和風扇應用提供高質...

                  TLE9879QTW40 為輔助泵和風扇應用提供高質量的解決方案 英飛凌的TLE987x系列可實現高....
                  發表于 2021-06-29 14:47? 414次閱讀
                  LE9879QTW40為輔助泵和風扇應用提供高質...

                  基于ESP32-S2的智能86盒

                  該產品采用樂鑫ESP32-S2 MCU,使用了3.92寸彩屏,分辨率為320*320,支持電容觸摸,....
                  發表于 2021-06-28 11:15? 98次閱讀
                  基于ESP32-S2的智能86盒

                  為什么工程師大都選擇PA架構的MPC系列?

                  實話說工具鏈生態比不上ST,不管是從易用性和友好性。
                  發表于 2021-06-26 09:45? 377次閱讀
                  為什么工程師大都選擇PA架構的MPC系列?

                  報道稱晶圓代工龍頭臺積電將漲價

                  據臺媒經濟日報報道,IC設計業者透露,明年初晶圓代工價格已經敲定,不僅聯電8吋和12吋的晶圓代工價格....
                  發表于 2021-06-25 15:08? 422次閱讀
                  報道稱晶圓代工龍頭臺積電將漲價

                  單片機最小系統包含哪些部分?

                  數字化的時代,什么電子設計都離不開MCU,就拿簡單的單片機為例吧。單片機如果要正常工作,首先要有一個....
                  發表于 2021-06-25 09:36? 484次閱讀
                  單片機最小系統包含哪些部分?

                  航順芯片獲順為資本C輪投資 已量產300余款32...

                  6月24日,航順芯片宣布完成C輪融資,由順為資本投資。據了解,此輪融資資金將主要用于研發核芯科技,并....
                  發表于 2021-06-25 07:19? 6893次閱讀
                  航順芯片獲順為資本C輪投資 已量產300余款32...

                  航順芯片獲順為資本C輪投資,繼匯頂科技/中科院/...

                  航順HK32MCU堅持以“工業、商業、車規級”和“通用、專用、定制化”為使命,此輪C輪融資資金將主要....
                  發表于 2021-06-24 16:49? 4962次閱讀
                  航順芯片獲順為資本C輪投資,繼匯頂科技/中科院/...

                  美國商務部嚴禁美國公司直接向中國出口28nm相關...

                  6月21日,據業內傳聞,美國商務部收緊了審批大權,嚴禁美國公司直接向中國出口28nm相關的設備。同時....
                  發表于 2021-06-24 15:38? 784次閱讀
                  美國商務部嚴禁美國公司直接向中國出口28nm相關...

                  基于MCU和總線技術實現數字圖像監控系統的設計

                  該系統可采用以多點控制系統(MCU)為匯接中心,采用輻射形式與各監控點連接,通過MCU對各監控點的圖....
                  發表于 2021-06-24 14:42? 4872次閱讀
                  基于MCU和總線技術實現數字圖像監控系統的設計

                  醫療智能穿戴設備硬件方案

                  方案中MCU、加速度傳感器、模擬前端芯片都可以工作在1.8V范圍,對于鋰電池的3.7V還需要LDO用....
                  發表于 2021-06-24 11:06? 6059次閱讀
                  醫療智能穿戴設備硬件方案

                  什么是分時操作系統,Linux屬于實時操作系統嗎...

                  我們平時分享的μC/OS、FreeRTOS、RT-Thread、ThreadX這些都是實時操作系統(....
                  發表于 2021-06-23 17:04? 431次閱讀
                  什么是分時操作系統,Linux屬于實時操作系統嗎...

                  MCU IP核特定層次化數據通道模型的設計及仿真...

                  隨著IC產業的發展,IP核的需求越來越高。微控制器MCU(Micro Control Unit)是嵌....
                  發表于 2021-06-23 17:00? 285次閱讀
                  MCU IP核特定層次化數據通道模型的設計及仿真...

                  靈動微MCU產品MM32系列的特點及應用

                  MM32系列是靈動微電子于2020年推出的新一代通用MCU平臺,旨在為客戶提供更高性能、更低功耗、更....
                  發表于 2021-06-23 16:19? 147次閱讀
                  靈動微MCU產品MM32系列的特點及應用

                  靈動微電子:基于靈動MM32的工業應用解決方案

                  在電子發燒友舉辦的2021第五屆工業控制與通信技術研討會上,上海靈動微電子股份有限公司市場經理莊吉介....
                  發表于 2021-06-23 16:11? 6488次閱讀
                  靈動微電子:基于靈動MM32的工業應用解決方案

                  一文詳解2021版長城炮POER車機

                  2020年9月長城正式發布POER品牌,即以前的皮卡系統。包含POWER、PEAK、PERFECT三....
                  發表于 2021-06-23 15:25? 3747次閱讀
                  一文詳解2021版長城炮POER車機

                  沁恒微電子 RISC-V系列MCU+亮相首屆RI...

                  沁恒微電子自成立后,從自研8位RISC內核、自研E8051到引入ARM等內核的MCU,已有十多年的M....
                  發表于 2021-06-23 15:00? 2413次閱讀
                  沁恒微電子 RISC-V系列MCU+亮相首屆RI...
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