使用基于RISC的MCU簡單的溫度指示器

      這個電路使用AVR AT90S4433低成本MCU用來處理感應(yīng)器數(shù)據(jù)和顯示溫度。在其他器件中，這個MCU配有4千字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存、128字節(jié)的SRAM、128字節(jié)的系統(tǒng)可編程EEPROM、一個六通道10位ADC、20個可編程I/O線路、多個定時器和一個UART。

      溫度在三個共陽極的七段顯示器上顯示。顯示器的各個段都連結(jié)在一起，在軟件的幫助下對顯示的數(shù)據(jù)進行復用。這種方法不僅減少了I/O接口線路數(shù)，而且還降低了電流要求。

      顯示器連接到MCU的端口D。為顯示溫度讀數(shù)，數(shù)據(jù)被鎖存在這個端口上，且相應(yīng)的顯示器被激活。這可以通過定時器0來實現(xiàn)，該定時器被配置具有64預標定因子。只要定時器0發(fā)生計數(shù)上溢，就會產(chǎn)生中斷。定時器0的ISR鎖存端口D(即顯示器的數(shù)據(jù)總線)上的顯示數(shù)據(jù)，并且生成相應(yīng)的信號來啟用各自的顯示器裝置(在端口B處，并且通過各自的晶體管Q1、Q2或者Q3)。

      溫度測量使用定時器1來實現(xiàn)。定時器計數(shù)確定了輸入信號的脈沖寬度。sensorstatus()子程序重復檢查感應(yīng)器信號的邏輯狀態(tài)。一旦檢測到第一個上升邊沿，就會啟用先前在定時器模式中將預定標因子配置為1的定時器。然后，當檢測到感應(yīng)器信號的第一個下降沿時，就會停用定時器。接著，定時器內(nèi)容就會被顯示出來，并且可以用于計算溫度感應(yīng)器信號的脈沖寬度。定時器內(nèi)容顯示之后，定時器就會被重新初始化為0。一旦信號的時間周期已知，即可輕松地算出信號頻率(fOUT=1/tOUT)。此后就會檢查數(shù)據(jù)是否超過這個限制。

      由于輸入信號是一個占空比為50%的方波，所以總的脈沖周期為寬度的2倍。因此，溫度的計算公式為CPU_FREQ/(2×寬度)。然后，從中減去273.15 K即可得到攝氏度溫度。通過執(zhí)行可以處理浮點數(shù)據(jù)的AVR-GCC開發(fā)環(huán)境，將脈沖的時間周期轉(zhuǎn)換成溫度已經(jīng)變得相當簡單。

      要顯示的范圍狀態(tài)和溫度信息通過變量“r”來實現(xiàn)。一旦定時器0的ISR處于激活狀態(tài)，就會檢查“r”的值，并且各自的數(shù)據(jù)也會被鎖存端口D上，這取決于DISPLAY_ON變量的值，這個變量也可以用來選擇各自的激活的七段顯示器單元。如果輸入數(shù)據(jù)在范圍之內(nèi)，則ISR調(diào)用binarytobcd()子程序，這個子程序可以將二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有效的BCD格式。BCD數(shù)據(jù)(半字節(jié))是根據(jù)激活的七段顯示器單元來分開的，這可以再次通過關(guān)聯(lián)DISPLAY_ON的值來實現(xiàn)。一旦ISR完成了它的工作，定時器0就會被重新初始化為一個值(Refresh_Val)，這個值將產(chǎn)生下一個中斷，接著顯示下一數(shù)據(jù)，并且不會引起閃爍。

      本軟件使用AVR-GCC開發(fā)環(huán)境編寫。它可以處理所有的AVR MCU功能，包括不同的中斷、EEPROM、定時器、UART和ADC等。本軟件被用來編譯C源程序，并生成HEX文件?？梢允褂没诓⑿卸丝诘木幊唐?例如uisp)將這個文件下載到MCU的系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存中。

      可以方便地進行修改本軟件，從而顯示從-40°C至125°C這個完整范圍內(nèi)的溫度，或者以華氏度顯示數(shù)據(jù)。還可以修改這個軟件以顯示輸入信號的頻率。