【文章內(nèi)容簡介】 器以及豐富的中斷功能等 [9]。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 移動醫(yī)療相關(guān)理論與技術(shù) 10 單片機(jī) MSP430C1351 MSP430C1351 是 MSP430 系列單片機(jī)中 ROM 型、 64 腳的單片機(jī)。它具有以上所說的 430 系列單片機(jī)的特點(diǎn)，還 有 16KB ROM、 512B RAM。 MSP430C1351的各引腳定義、中斷和寄存器的詳細(xì)內(nèi)容見參考文獻(xiàn) 8。 液晶顯示模塊 SMG12864G3ZK 液晶顯示模塊 SMG12864G3ZK 的概述 液晶顯示模塊采用長沙太陽人電子有限公司生產(chǎn)的 SMG12864G3ZK。SMG12864G3ZK 是標(biāo)準(zhǔn)中文字符及圖形點(diǎn)陣型液晶顯示模塊 (LCM)，采用點(diǎn)陣型液晶顯示器 (LCD)，可顯示 128X64 點(diǎn)陣 或 8 個 X4 行漢字，點(diǎn)尺寸為(WXH)mm，內(nèi)置 ST7920 接口型液晶顯示控制器，內(nèi)帶 GB2312 碼簡體中文字庫（ 16X16 點(diǎn)陣），可與 MCU 單片機(jī)直接連接，具有 8 位并行及串行兩種連接方式。其指令表、指令介紹及字符表可見參考文獻(xiàn) 10。 其接口定義如表 所示。 表 液晶顯示模塊接口定義 引腳 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 2 VDD 電源正極（ +5V） 3 NC （懸空） 4 RS（ CS） 數(shù)據(jù) /命令選擇段（片選信號輸入） 5 R/W（ STD） 讀 /寫控制信號（串行數(shù)據(jù)輸入） 6 E（ SCLK） 使能信號（串行移位脈沖輸入） 7~14 DB0~DB7 Data I/O 15 PSB H:并行數(shù)據(jù)模式 L:串行數(shù)據(jù)模式 16 NC 空腳 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 移動醫(yī)療相關(guān)理論與技術(shù) 11 17 /RST 復(fù)位端（ L:復(fù)位） 18 NC 空腳 19 BLA 背光源正極 20 BLＫ 背光源負(fù)極 其中， ST7920 是在帶西文字庫的液晶顯示控制器 HD44780 的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的。一方面 ST7920 繼承了 HD44780 顯示字符的優(yōu)點(diǎn)， ST7920 還增加了中文字庫、圖形顯示 RAM、 3 線式串 行接口電路、 2 倍升壓電路，從而使ST7920 可以直接顯示中文字符、圖形和字符的混合顯示，還可以與單片機(jī)方面簡單的 3 線式串行連接，另外使用內(nèi)部自帶的 2 倍升壓電路，減少了外部的 LCD 電源需求，減小了外部電路元件的數(shù)量和所占 PCB 的面積，從而節(jié)約了成本和空間。需注意的是 ST7920內(nèi)部 RAM的組織是以字 (2個字節(jié) )為單位。 SMG12864G3ZK 的連接方式 液晶顯示模塊 SMG12864G3ZK 可與單片機(jī)直接連接，有并行和串行兩種連接方式。以模塊與 51 單片機(jī)的連接為例。 （ 1） 8051 系列串行連 接方式 串行連接方式如圖 所示。串行方式中單片機(jī)只需要利用 3 個端口來控制液晶顯示模塊，即 SCLK（串行移位脈沖輸入）、 STD（串行數(shù)據(jù)輸入）和 CS（片選信號輸入）。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 移動醫(yī)療相關(guān)理論與技術(shù) 12 P 3 . 2P 3 . 1P 3 . 0/ R S TS C L KS T DC SP S BB L KB LA5 V0 V+ 5 VR = 2 0 歐 姆SMG12564G3ZK8051MCU 圖 串行連接方式 （ 2） 8051 系列并行連接方式 并行連接方式如圖 所示。 P 3 . 2P 3 . 1P 3 . 0/ R S TR / WER SP S BB L KB L A5 V0 V+ 5 VR = 2 0 歐 姆SMG12564G3ZK8051MCU+ 5VP 1 . 0P 1 . 7D B 0D B 7......... 圖 并行連接方式 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 移動醫(yī)療相關(guān)理論與技術(shù) 13 并行方式中單片機(jī)需要 8 個端口向液晶顯示模塊的 DB0~DB7 接口傳輸數(shù)據(jù)， 3 個端口來控制模塊，即 R/W（讀 /寫控 制信號）、 E（使能信號）和RS（數(shù)據(jù) /命令選擇段） 3 個控制端。 顯示控制的步驟 1．字符 RAM（ DDRAM） 顯示資料 RAM 提供 64 2 個位元組的空間，最多可以控制 2 行 7 個半漢字的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示資料 RAM 時，可以分別顯示 CGROM、 HCGROM與 CGRAM 的字型； ST7920A 可以顯示三種字型，分別是半寬的 HCGROM 字型、 CGRAM 字型及中文 CGROM 字型，三種字型的選擇，由在 DDRAM 中寫入的編碼選擇，在 0000H— 0006H 的編碼中將自動的結(jié)合下一個位元組，組成兩個位元組的 編碼達(dá)成中文字型的編碼（ A140— D75F），各種字型詳細(xì)編碼如下： 1）顯示半寬字型：將 8位元資料寫入 DDRAM 中，范圍為 02H— 7FH 的編碼； 2）顯示 CGRAM 字型：將 16 位元資料寫入 DDRAM 中，總共有 0000H， 0002H，0004H， 0006H 四個編碼； 3）顯示中文字形：將 16 位元資料寫入 DDRAM ，范圍為 A1A1H— F7FEH的編碼。 2．繪圖 RAM（ GDRAM）。 2．繪圖 RAM（ GDRAM） 繪圖顯示 RAM 提供 64 32 個位元組的記憶空間，最多可以控制 25664 點(diǎn)的二維繪圖緩沖 空間，在更改繪圖 RAM 時，先連續(xù)寫入垂直與水平的坐標(biāo)值，再寫入兩個 8位元的資料到繪圖 RAM，而地址計數(shù)器（ AC）會自動加 1；在寫入繪圖 RAM 的期間，繪圖顯示必須關(guān)閉，整個寫入繪圖 RAM 的步驟如下： 1）關(guān)閉繪圖顯示功能； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 移動醫(yī)療相關(guān)理論與技術(shù) 14 2）先將垂直的坐標(biāo)（ Y）寫入繪圖 RAM 地址； 3）再將水平的位元組坐標(biāo)（ X）寫入繪圖 RAM 地址； 4）將 D15—— D8 寫入到 RAM 中； 5）將 D7—— D0寫入到 RAM 中； 6）打開繪圖顯示功能。 3．游標(biāo) /閃爍控制 ST7920A 提供硬體游標(biāo)及閃爍控制電路，由地址計數(shù)器（ address counter）的值來指定 DDRAM 中的游標(biāo)或閃爍位置。 NTC 型熱敏電阻及其線性化 NTC 熱敏電阻 NTC 熱敏電阻是一種氧化物的燒結(jié)體，具有負(fù)溫度系數(shù)，與金屬熱 電阻相比，電阻溫度系數(shù)大，靈敏度約為金屬熱電阻的 10倍，結(jié)構(gòu)簡單，電阻率小，適于動態(tài)測量，在測試和自動控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但 NTC 熱敏電阻存在嚴(yán)重的熱電非線性，對它的非線性誤差進(jìn)行補(bǔ)償或進(jìn)行線性化處理是擴(kuò)大其測量范圍和提高測量精度的首要問題 [11]。 NTC 熱敏電阻的熱電溫度特性分析 溫 度特性方程 [11] 熱敏電阻的溫度特性可用下面經(jīng)驗(yàn)公式表示： TR = 0TR exp(0BBTT? ) （ ） 其中， TR 溫度為 T時的熱敏電阻阻值； 0TR 溫度為 0T 時的熱敏電阻阻值， 一般常取 0T 為 20℃； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 移動醫(yī)療相關(guān)理論與技術(shù) 15 B熱敏電阻常數(shù)， B=1365ln 20100RR ，其中 20R 和 100R 為 20℃ 和 100℃ 時的電阻值。 由式（ ）可以看出，阻值變化與溫度變化為指數(shù)關(guān)系，隨溫度升高，熱敏電阻阻值迅速下降，靈敏度高是熱敏電阻測溫的主要優(yōu)點(diǎn)。 熱電特性 熱敏電阻在其自身溫度變化 1℃時，電阻值的相對變化量稱為 熱敏電阻的溫度系數(shù)，其值為：21 dRT BRT dT T? ? ? ? () 由式（ ）可以看出， NTC 熱敏電阻的溫度系數(shù)是負(fù)值，且與溫度變化有關(guān)。溫度越低，溫度系數(shù)越大，靈敏度越高，所以 NTC 熱敏電阻常用于低溫測量。 熱敏電阻的線性化 熱敏電阻的主要優(yōu)點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，響應(yīng)速度快，能進(jìn)行精密溫度測量。主要缺點(diǎn)是熱電特性非線性現(xiàn)象嚴(yán)重，使用時必須進(jìn)行線性補(bǔ)償，下面介紹一種熱敏電阻線性化的方法 串并聯(lián)電阻法 [11]。 如圖 所示，當(dāng)溫度變化時，要使 TR 線性變化，其中， r1 為要串聯(lián)的電阻， r2 為要并聯(lián)的電阻， rT 為 NT C 熱敏電阻。此法的重點(diǎn)就是確定r1 和 r2 的阻值。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 移動醫(yī)療相關(guān)理論與技術(shù) 16 r1r2 rTRT 圖 串并聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)熱敏電阻線性化 由圖 33 可知， RT =r1 +rr rr TT?22 ，解出： rT =Rrr rrrR TT ?? ?21 212 （ ） 當(dāng)補(bǔ)償溫度范圍為 T1~T2 時，可在三個溫度點(diǎn)上測量 rT 值，即 T0、T T2， T0取 T1 與 T2 之間的溫度，一般常選 2 5 ℃，熱敏電阻阻值分別為 rT0 、 rT1 、 rT2 ，而 RT0 、 RT1 、 RT2 是線性化處理后理想直線上 T TT3 溫度時對應(yīng)的阻值。由式 ( ) 可知： rT0 ＝ Rrr rrrRTT ???212121 ； rT1 ＝ Rrr rrrRTT ???212122 ； rT2 ＝ Rrr rrrRTT ???212120 （ ） 在式 ( )中， rT0 、 rT1 、 rT2 、 RT0 、 RT1 、 RT2 均為已知量，代入式（ ）即可求出 r1 、 r2 阻值的大小。實(shí)際電路中，為了滿足通過 RT 電流大小的需要，常要再并聯(lián)上一個電阻分流，其大小由通過的電流大小決定，此電阻與 TR 的值相差很大，基本不影響 TR 與溫度的線性關(guān)系。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 移動醫(yī)療相關(guān)理論與技術(shù) 17 運(yùn)用串并聯(lián)電阻的方法實(shí)現(xiàn)熱敏電阻線性化簡單易行，可用于精度要求不高的場合。 雙 T 陷波電路 雙 T 陷波電路是濾除某 一特定頻率的濾波器。一般經(jīng)常采用的陷波電路是利用雙 T 網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)放構(gòu)成的有源雙 T 帶阻濾波器。 雙 T 網(wǎng)絡(luò)電路圖 圖 為雙 T網(wǎng)絡(luò)示意電路圖 [25]。雙 T網(wǎng)絡(luò)由兩個 T 型電路并聯(lián)組成，其中一個 T型電路由兩個電阻 R和一個電容 2C 構(gòu)成；而另一個由兩個電容C 和一個電阻 R/2 構(gòu)成。 R / 2 R C C 2C R u1 uo1 圖 雙 T網(wǎng)絡(luò)電路圖 對雙 T網(wǎng)絡(luò)電路進(jìn)行等效變換，變換的等效電路圖如圖 所示。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 移動醫(yī)療相關(guān)理論與技術(shù) 18 ZR / 2 R / 2 2C 2C u1 uo1 圖 雙 T網(wǎng)絡(luò)電路等效變換電路 為簡單起見，設(shè)信號源內(nèi)阻為零，雙Ｔ網(wǎng)絡(luò)負(fù)載電阻無限大（后面有帶深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋的運(yùn)放）。 雙 T 電路實(shí) 際上 是兩個星形接法阻抗電路的并聯(lián)。其中12 1 1 1()2 2 2sRZ Z RC sC? ? ? ? ?， 22 (1 )1 ()R sRCZ sRC?? ? 。雙Ｔ電路的傳遞函數(shù) 0 1 222( ) 1 ()() 2()14 ()iU s Z sR CWs U s Z Z sR C sR C?? ? ?? ??， 所以雙Ｔ電路是帶阻濾波電路。令 ?js? ，可得雙Ｔ電路的頻率特性 ： 21 ()() 2[1 ] 4() w RCW jw j w RCw RC?? ?? 21 ()02()[1 ] 42 0www wjww????, 當(dāng) 0ww? ,|W(j? )|=0。所以， 0w 就是電路的中心頻率。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 移動醫(yī)療相關(guān)理論與技術(shù) 19 雙 T 帶阻濾波器 圖 為有源雙 T帶阻濾波器電路圖。 R1R E S 2RfR E S 2R