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基于MSP430系列单片机快速开发红外体温检测仪原型机

2020-04-03 16:13 次阅读

MSP430系列单片机是德州仪器(TI)公司1996年开始推向市场的一种16位超低功耗RISC混合信号处理器,基于该系列产品开发出来的应用不计其数,数不胜数,尤其是面向传感与检测类终端应用,因其在片上集成有高性能ADC、LCD驱动、串口通讯、PWM输出等模块,成为了红外体温检测仪厂商的不二之选。配合TI提供的丰富的线上软硬件设计资源,使得开发人员可以大大简化设计流程,快速开发红外体温检测仪原型机,同时节省电路板空间从而降低成本。

下图提供了基于MSP430单片机和TI电源管理放大器温度传感器器件的红外温度检测仪系统解决方案。

基于MSP430系列单片机快速开发红外体温检测仪原型机

图 1 红外体温检测仪系统框图

MSP430系列单片机作为方案的主控MCU,可为测温仪系统设计方案提供以下功能和特性:

丰富的外设满足测温仪设计需求:

1、MSP430片上集成的逐次逼近式SAR ADC或高分辨率Sigma-Delta ADC配合TI的TLV333放大器对模拟型红外温度传感器采集到的高精度信号量进行采样并转换数字温度量,同时可以对电池电压进行实时监控;

2、MSP430片上集成的LCD驱动模块,可以帮助开发人员为测温仪快速实现LCD显示的设计。MSP430FR4133内置的高达 4×36 段或 8×32 段 LCD 驱动模块,更是支持LCD的Segment和COM管脚的灵活配置,可以简化开发人员的PCB设计;

3、I2C串口通讯接口可以满足高精度数字温度传感器或数字型红外温度传感器、数字型接近传感器等辅助传感元件的信号采集和输入;

4、片上集成的定时器模块可以输出多路PWM信号以驱动测温仪指示灯蜂鸣器等装置;

5、GPIO在超低功耗模式下的中断使能,可以为电池供电的测温仪系统提供待机模式下的快速按键响应。

超低功耗设计助力测温仪的长续航和高使用频次:

MSP430系列单片机从1996年推出至今,一直以超低功耗作为产品的家族基因,为产品的低功耗设计提供丰富的低功耗智能外设。因为高频次使用,红外体温检测仪对设备电池供电的续航和使用频次要求颇高,因此测温仪的低功耗运行便成为系统设计的关键挑战。

丰富的产品系列提供了灵活的内存选择:

MSP430系列单片机提供片上16KB以上存储器可以满足绝大多数测温仪产品的内存需求。该系列丰富的产品家族更是提供高达512KB的多种内存选择,用户选择不同内存大小的同时无需过多的工作量便可以快速迁移现有设计。可为测温仪推荐的产品型号有:

基于MSP430系列单片机快速开发红外体温检测仪原型机

表1 红外体温仪MCU产品型号推荐

图1的方案中同时包括了TI丰富的电源管理(TPS61099, TPS62170, LP5907)、信号链(TLV333)和传感器产品(TMP117)。

TPS61099x系列芯片是专门针对需要超低功耗应用的升压芯片,首先,静态功耗仅仅为800nA(一直使能状态),这个功耗几乎和市面上所有的升压芯片的shutdown功耗一样,而且输入电压低至0.7V,可以完美支持单节干电池供电,同时在输入1.5V,输出3.3V/10uA条件下可达到82%的效率。TPS61099x系列芯片提供输出可调版本和输出固定版本两种供客户选择,固定版本支持1.8V~5.0V几乎各种常见输出电压。目前TPS61099x系列产品支持两种封装,WCSP(1.2mm x 0.8mm)和QFN(2mm x 2mm)。

TLV333运放是TI的零温漂运放系列产品,具有高精度低功耗的特点。一方面,该运放的超低输入失调电压(15 µV max)和低温漂(0.02利于最小化温度检测误差,其轨到轨输入/输出性能帮助最大化动态范围。另一方面,低静态电流(28 µA max)、低电压(1.8V to 5.5V)和小尺寸封装(最小SC70封装),加上的工作温度范围,非常适合手持式或电池供电的医疗设备。此外,该运放系列也有双通道(TLV2333)和四通道(TLV4333)的选择。

在某些系统中可能需要更快的建立时间和更低的噪声来帮助加快温度测量。对于这些情况,OPA388是替代TLV333的不错选择。 OPA388将提供较低的失调(最大值为5μV),较低的噪声(7 nV / rt(Hz))和更快的建立时间(2μs),所有这些都将有助于最小化建立时间和所需的平均采样数量达到指定的温度分辨率。

TI具有多种运算放大器,可用于模拟传感元件和ADC之间的信号接口。下表列出了其他可以适用于此设计的放大器,所有放大器均采用双重封装。

基于MSP430系列单片机快速开发红外体温检测仪原型机

表2 用于信号接口的运算放大器推荐

TI提供了多种温度传感器,我们的高精度数字传感器TMP117x在-20°C至50°C范围内的精度为±0.1°C。该器件集成了16位分辨率ADC,可通过I2C或SMBus与设计人员的数字控制器进行通信。该器件专为电池供电的系统而设计,因为它在停机时仅具有150nA的Iq消耗,并且每1Hz转换周期只需要3.5µA。对于更具成本敏感性的数字温度感测应用,可以使用TI的TMP1075,它在−25°C至+ 100°C的范围内具有±1°C(最大值)的精度。对于在MCU元件中集成了ADC的系统,TI还提供了模拟温度传感器。 TMP23x提供了广泛的设计灵活性,因为设计人员可以在±0.5°C至±6°C的精度和增益范围内进行选择。

为了给ADC和感应元件供电设计通常需要一个低噪声,灵敏的电压轨。低压差稳压器(LDO)易于使用,并且能够为敏感的模拟电源轨提供干净,低噪声的电源,因此这是一种常见的选择。对于这种特定的需求,LP5907的超低噪声(6.5 µVRMS),高纹波抑制(82 db @ 1 kHz)和低静态电流(典型值为12µA,停机模式下为200nA )让它成为最佳选择。这为ADC和传感元件提供了所需的低噪声轨(在过滤DC / DC纹波的同时还产生了很小的固有输出噪声),同时还为电池供电的应用提供了低静态电流(延长了电池寿命)。对于直接电池电源连接,TPS7A02是另一个不错的选择,因为它提供了纳瓦级IQ(25nA,停机模式下为3nA),同时还提供了较高的PSRR,可用于后置DC / DC调节。 TPS7A02还具有出色的瞬态响应,这对于占空比负载至关重要。

市场上有一些高端产品也包括低功耗蓝牙(BLE)通信模块。如果有兴趣将其添加到系统中,CC2640R2F IC或CC2650MODA模块则是非常适合。 TI的SimpleLink™ 软件能帮助设计人员尽快的完成开发过程。

为了减少电流的消耗,还可以使用诸如TPS2051x这样的具有集成故障的负载开关,或者具有超低漏电流的TPS22916xx,都可以用于将BLE模块与电池电源或任何其他直流电源断开。这将允许系统延长电池寿命,同时为用户增加其他功能。

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STLUX385A数字控制器 高效率(92%) 初级侧控制 高达100瓦上(100伏,1 A或0.5 A 200 V) 适于LED连接单个隔离输出 宽输入电压范围:90 V至265 V AC 在STEVAL-ILL066V2评估板是一个完整的和可配置的解决方案,有效地控制使用STLUX385A数字控制器的单个,可调光,高亮度LED串。
发表于 05-20 23:05 3次 阅读
STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A数字控制器100瓦LED路灯照明评估板

TS4431 TS44311.224V集电极开路分流电压基准

1.224V±0.5%的精度 低电流消耗:250μA 低输出饱和电压75毫伏最大SINK和GND之间 100ppm的/℃的温度系数 工业温度范围:-40〜+ 85℃ 在TS4431是四端子装置专用于低电压开关模式电源(SMPS)。
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TS4431 TS44311.224V集电极开路分流电压基准

TS4436 TS4436可调0.6V集电极开路分流电压基准

可用 150ppm的/℃的温度系数 内部0.6V±0.5%的精度 低电流消耗: 150μA 低输出饱和电压75毫伏最大。 SINK和GND之间 工业温度范围:-40至+ 105℃ 低电源电压:1.7V 的TS4436是专用于低电压开关模式电源(SMPS)的四终端设备。
发表于 05-20 20:05 4次 阅读
TS4436 TS4436可调0.6V集电极开路分流电压基准

STEVAL-ILL032V1 STEVAL-ILL032V1基于所述STP24DP05BTR多色LED矩阵演示板

每个显示面板4个STP24DP05BTR驱动 8分的面板可以使用串联的扁平带状电缆级联 符合RoHS 在STEVAL-ILL032V1是一个演示板特色的STP24DP05BTR RGB LED驱动器来驱动RGB LED矩阵面板。
发表于 05-20 20:05 2次 阅读
STEVAL-ILL032V1 STEVAL-ILL032V1基于所述STP24DP05BTR多色LED矩阵演示板

STEVAL-ILL013V1 STEVAL-ILL013V180 W离线PFC和LED驱动器演示板具有调光基础上 L6562A

5和EN61000-3-2兼容 EMI滤波器来实现 非隔离SMPS 通用PWM调光输入(外部电路板) 80瓦的LED驱动器 高效率(〜90%) 350毫安700 mA和1所述的LED电流设置 高功率因数:0.982为230 V / 50Hz的AC 亮度调节0和100%之间的 宽输入电压范围:88 V至265 VAC 在照明应用中使用高功率LED的正变得越来越流行,由于在照明效率,更长的寿命,更高的可靠性和总体成本效率迅速改善。调光funtions更容易在发光二极管实现的,它们是更健壮的,并且与其它光源提供更宽的设计灵活性。...
发表于 05-20 20:05 5次 阅读
STEVAL-ILL013V1 STEVAL-ILL013V180 W离线PFC和LED驱动器演示板具有调光基础上 L6562A

STEVAL-ILL033V1 STEVAL-ILL033V1基于所述STM32F103VET6用于多色LED矩阵演示板主/从控制

与PS2键盘接口用于数据输入单元 与LCD控制单元,用于显示文本和背景色彩选择 8块板可以串接使用扁平带状电缆 3种配置模式:数据输入,音频回放或示范 符合RoHS 在STEVAL- ILL033V1演示板功能作为一个完整的系统的STP24DP05 RGB LED驱动器的能力来驱动RGB LED矩阵显示面板,其显示的控制基板。完整的系统包括一个控制基板和一个RGB LED矩阵显示面板。
发表于 05-20 20:05 4次 阅读
STEVAL-ILL033V1 STEVAL-ILL033V1基于所述STM32F103VET6用于多色LED矩阵演示板主/从控制

STEVAL-IPM07F STEVAL-IPM07F基于STGIF7CH60TS-L SLLIMM 700瓦特电机控制电源板™第二系列IPM

电压:125 - 400伏 DC 额定功率:高达700瓦 额定电流:高达4.2 A 输入辅助电压:高达20 V DC 单或用于电流检测的三分流电阻(与感测网络) 对于当前两个选项感测:专用的运算放大器或通过MCU 过电流硬件保护 在STEVAL-IPM07F是基于小低的小型电动机驱动电源板-Loss智能模塑模块SLLIMM™2
发表于 05-20 20:05 14次 阅读
STEVAL-IPM07F STEVAL-IPM07F基于STGIF7CH60TS-L SLLIMM 700瓦特电机控制电源板™第二系列IPM

EVAL6482H-DISC 开发工具 探索L6482电机控制器

范围从10.5 V至为85V 相电流高达7.8 A 均方根 足迹为外部谐振器或晶体 切换电动机输入控制 键开始/左 - 停止/右 - 复位 就绪,忙碌,错误LED指示器 备用LED指标具体设计 在L6482发现是一个低成本的开发工具来探索L6482马达控制器。
发表于 05-20 20:05 11次 阅读
EVAL6482H-DISC 开发工具 探索L6482电机控制器

STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
发表于 05-20 20:05 0次 阅读
STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

尔® VR13 6 + 1相紧凑数字控制器 VR13符合25MHz的SVID总线rev.1.7 高性能数字控制回路(数字STVCOT™) 专有自动调谐技术 通过PMBus的完全可配置的™ AutoDPM - 自动动态相位管理 远程感; 0.5%Vout的精度与校准 使用校准 在PM6776是被设计为功率英特尔VR13处理器的高性能数字双控制器电流监测信号:所有所需的参数是通过PMBus的™接口编程。
发表于 05-20 19:05 6次 阅读
PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

CLOUD-ST25TA02KB CLOUD-ST25TA02KB评估板ST25TA系列

使用的印刷电路板用 ST25TA02KB-P NFC /在UFDFPN5ECOPACK®2包RFID标签 19平方毫米单层感性天线,蚀刻在PCB上 非接触式接口 TruST25™数字签名 NFC论坛类型4标签 ISO / IEC 14443类型A 106 kbps的数据速率 内部50 pF的调谐电容,从而实现了小电感天线设计 内存 256字节(2千位)EEPROM与NDEF数据支持 200年的数据保存 百万擦除 - 写周期耐力 128位的密码数据保护 用抗撕裂特征 数字垫 可配置的通用指示输出(GPO),例如,RF场检测 云ST25TA02KB是现成使用的演示板旨在评价T他ST25TA02KB-P设备。...
发表于 05-20 19:05 10次 阅读
CLOUD-ST25TA02KB CLOUD-ST25TA02KB评估板ST25TA系列

PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

发表于 05-20 11:05 12次 阅读
PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

TERARANGER EVO TeraRanger EvoLED测距仪 60米范围内仅重9克 完美的机器人 自动化和智能城市

发表于 05-20 11:05 25次 阅读
TERARANGER EVO TeraRanger EvoLED测距仪 60米范围内仅重9克 完美的机器人 自动化和智能城市

SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

发表于 05-20 11:05 26次 阅读
SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

EMB1061 EMB1061EMB1061是采用ST BlueNRG-132 BLE模块

发表于 05-20 11:05 30次 阅读
EMB1061 EMB1061EMB1061是采用ST BlueNRG-132 BLE模块

DHCOM STM32MP1 DHCOM STM32MP1该DHCOM STM32MP15x是我们的可插拔计算机模块系列(SODIMM-200)的一部分 它配备了新的STM32MP1系列处理器

发表于 05-20 11:05 61次 阅读
DHCOM STM32MP1 DHCOM STM32MP1该DHCOM STM32MP15x是我们的可插拔计算机模块系列(SODIMM-200)的一部分 它配备了新的STM32MP1系列处理器

FERRITE FLEXIBLE SHEET ANTENNAS Ferrite flexible sheet antennas用于NFC和RF-ID的小柔性片天线 结合了我们的高性能磁座

发表于 05-20 11:05 19次 阅读
FERRITE FLEXIBLE SHEET ANTENNAS Ferrite flexible sheet antennas用于NFC和RF-ID的小柔性片天线 结合了我们的高性能磁座

STEVAL-IPMM15B STEVAL-IPMM15B基于STIB1560DM2T-L SLLIMM第二系列MOSFET IPM 1500W的电机控制电源板

电压:125 - 400 VDC 额定功率:高达1500W的 允许的最大功率是关系到应用条件和冷却系统 额定电流:最多6 A 均方根 输入辅助电压:高达20 V DC 单或用于电流检测的三分流电阻(与感测网络) 电流检测两个选项:专用的运算放大器或通过MCU 过电流保护硬件 IPM的温度监测和保护 在STEVAL-IPMM15B是配备有SLLIMM(小低损耗智能模制模块)第二串联模块的小型电动机驱动电源板第二系列n沟道超结的MDmesh™DM2快速恢复二极管(STIB1560DM2T-L)。它提供了一种用于驱动高功率电机,用于宽范围的应用,如白色家电,空调机,压缩机,电动风扇,高端电动工具,并且通常为电机驱动器3相逆变器的负担得起的,易于使用的解决方案。...
发表于 05-20 10:05 18次 阅读
STEVAL-IPMM15B STEVAL-IPMM15B基于STIB1560DM2T-L SLLIMM第二系列MOSFET IPM 1500W的电机控制电源板