一、MSP430 F427最小系統(tǒng)電路設(shè)計
MSP430 F427最小系統(tǒng)如圖2所示。從圖2中可以看出：該最小系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)非常簡單，包括外接晶振、手動及上電復(fù)位電路和電源線地線，還包括與系統(tǒng)各個模塊的接口。接口使用電路制作軟件AlbumDesigner中的NET來表示，使得各個模塊直觀上比較清晰。其中，程序下載的接口為P1.0口和Pl.1口，采用MSP430系列單片機(jī)所特有的用Bootstrap Loader(BSL)程序下載方式。
MSP430 F系列單片機(jī)是美國TI公司生產(chǎn)的一種超低功耗的Flash控制器，有“綠色”控制器之稱，其技術(shù)特征代表了單片機(jī)的發(fā)展方向。MSP430的片內(nèi)存儲器單元是能耗非常低的單元，功耗僅為其它微控制器的1/5，同其它控制器相比，既可縮小電路板空間，又可降低系統(tǒng)成本。其主要特點有：①超低功耗。待機(jī)電流小于1A，在RAM數(shù)據(jù)保持方式時僅耗電0.1A，活動模式時耗電250A。在系統(tǒng)中共有1種活動模式(AM)和5種低功耗模式(LPMO一LPM4)。
②強(qiáng)大的處理能力。采用了精簡指令集結(jié)構(gòu)，1個時鐘周期就可以執(zhí)行1條指令。③高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊。內(nèi)部集成看門狗定時器、12位ADC，DMA控制器、基本定時器和串行通信(UART，IICSPI)等。④系統(tǒng)工作穩(wěn)定。晶體振蕩器在用作CPU時鐘MCLK時發(fā)生故障，數(shù)字控制振蕩器DCO會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作。⑤方便高品質(zhì)的開發(fā)環(huán)境。MSP430的FLASH型具有方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，器件片內(nèi)有JTAG調(diào)試接口，同時又可以利用BSL技術(shù)更改并運(yùn)行內(nèi)部的程序。MSP430 F427具有64個引腳，內(nèi)部包含16位的定時器、串行通信接口、128段段式液晶驅(qū)動能力和14個IO口，滿足本設(shè)計要求，且沒有造成IO資源的浪費。
二、傳感器模塊電路設(shè)計
傳感器模塊電路如圖3所示。SHT10是一款高度集成的溫度、濕度傳感器芯片，采用的CMOSens技術(shù)，提供全量程標(biāo)定的數(shù)字輸出。傳感器包括1只電容性聚合體濕度敏感元件和1只用能隙材料制成的溫度敏感元件，并在同一芯片上與14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實現(xiàn)無縫連接，芯片與外圍電路采用采用二線制連接；同時，每個傳感器芯片都在極為的恒溫室中以鏡面冷凝式溫度計為參照進(jìn)行標(biāo)定，校準(zhǔn)系數(shù)以程序形式存儲在OTP內(nèi)存中[#]。SHT10傳感器的相對濕度分辨率的典型值為0.OS%RH，精度為正負(fù)4.5%RH；溫度分辨率的典型值為0.010C，精度為正負(fù)0.50C o圖3左邊部分為傳感器供電控制電路，由三極管PNP8550和電阻電容構(gòu)成電子開關(guān)，作用是在系統(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)前對傳感器斷電，以及系統(tǒng)從睡眠喚醒對傳感器供電，從而更大程度地降低整個系統(tǒng)的功耗。圖3右邊部分為傳感器電路，串行輸入端SHT_SCL用于MSP430 F427與SHT10之間的通信同步，二者之間能以任意低的速度進(jìn)行通信；數(shù)據(jù)端SHT_SDA用于內(nèi)部數(shù)據(jù)輸出和外部數(shù)據(jù)輸入，SHT_SDA在SHTSCL時鐘下降沿之后改變，并且僅在SHT_SCL時鐘上升沿有效。在設(shè)計電路板時，一定要注意將SHT_SCL和SHT_SDA之間放置電源線SHTV3.3和地線GND，以消除信號串?dāng)_，并且電源和地之間加一個100nF的去藕電容。特別注意的是傳感器要與易發(fā)熱的電子元件盡量離得遠(yuǎn)一些，將熱傳遞的影響減到最小，本設(shè)計中采用將傳感器和主電路板之間留出一道縫隙。
三、USB通訊接口電路設(shè)計
USB通訊接口電路如圖4所示。USB轉(zhuǎn)串口芯片選用PL2303USB的SV輸入轉(zhuǎn)3.3V，選用LM1117-3.3}USB接口選用通用的Micro一USB。PL2303是Prolific公司生產(chǎn)的一種高度集成的RS232一USB接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個RS232全雙工異步串行裝置與USB功能接口便利連接的解決方案。該器件內(nèi)置USB功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)器控制信號的UART，能夠方便地嵌入手持設(shè)備。當(dāng)溫濕度測量儀插入USB時，USB輸入的SV電壓可以利用LM1117一3.3芯片轉(zhuǎn)換為3.3V，從而為包括傳感器在內(nèi)的整個系統(tǒng)供電。
四、段式液晶顯示電路設(shè)計
液晶顯示電路如圖5所示。筆段式液晶顯示器件是指以長條形狀顯示像素組成一位顯示類型的液晶顯示器件，簡稱段式液晶顯示器件，主要用于顯示數(shù)字或類似數(shù)字的斷碼型顯示，該段碼型類似于‘r8”的結(jié)構(gòu)。段式液晶有著極低的功耗，顯示效果清晰，這一點是本設(shè)計中選擇段式液晶的原因。
段式LC D的驅(qū)動方法和數(shù)碼管不太一樣，數(shù)碼管只要給電和選通就亮。段式LC D的驅(qū)動是靠兩部分組成的：一部分是不間斷的電壓脈沖。這個電壓脈沖由MSP430 F427自身生成，設(shè)計中采用4-mux1/3 bias方式驅(qū)動段式液晶。將M SP430 F427的R03}R13}R23和R33引腳外接3個等值電阻，等值電阻取值為100kSZ接法如圖5所示。這樣就可以產(chǎn)生不間斷的電壓等級脈沖，MSP430F427的COMO一COM3就是這些電壓等級脈沖的輸出管腳，直接與LCD的COMO一COM3相連接即可。另一部分是選通管腳，選通管腳也就是選通
LC D上面的SO一S23，直接將MSP430 F427的SO一S23與LC D的SO一S23相連接即可。按照上面的方式將CPU與LCD連接好之后，就可以通過配置寄存器，通過相應(yīng)的程序來顯示測量儀的溫濕度值。
五、鏗電池供電電路設(shè)計
鏗電池供電電路如圖6所示。設(shè)計采用常用的可充電鏗電池作為電源，由于選用的MSP430 F427、傳感器和電路中的其它芯片工作電壓均為3.3V，而設(shè)計中選用的鏗電池充滿電后的電壓為3.7V，鏗電池電量接近耗盡時的電壓為3.0V，所以需要對鏗電池電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，選用常用的鏗電池電壓轉(zhuǎn)換芯片LTC3440。
LTC3440是一種高品質(zhì)率、固定頻率、降壓一升壓型的DC/DC轉(zhuǎn)換器，輸入電壓和輸出電壓范圍均為2.5一5.5VoLTC3440在所有的工作模式下都具備連續(xù)傳送功能，非常適用于延長單節(jié)鏗電池或者鎳氫電池的工作時間。http://m.zgshfp.com
