电子产品世界

2 硬件电路设计
2．1 器件选型
(1)温度传感器
温度传感器选用ST(意法半导体)公司生产的STTS75数字温度传感器，它内置一个9～12位A／D转换器，温度测量范围-55～125℃，供电电压为2．7～5．5 V，在3．3 V电压下工作电流为75 mA。STTS75有8个引脚，A2、A1、A0三个引脚可实现8个传感器共用同一条总线而不会发生地址冲突(地址为1001A2A1A0)，SCL、SDA通过I2C总线可以将传感器配置为比较模式、中断模式、关闭模式和单发模式。在单发模式下，通过对数据的间歇性采集，可以达到降低功耗的目的。首先将传感器设置为关闭模式(shut-up mode，电流只有1μA)，当微控制器发送信号启动单发模式后采集一次温度数据，数据采集完成后自动进入关闭模式，即传感器处于休眠状态。
(2)微控制器
微控制器选用ST公司的8位低功耗单片机STM8L101F3，它具有16 MHz RC振荡器和38 kHzRC振荡器，8 KB Flash，3种低功耗模式，具有自动唤醒功能，供电电压1．65～3．6 V。STM8L101F3具有5．1μA低功耗工作模式、3．0μA低功耗等待模式、1．2μA暂停模式、350 nA停止模式4种电源管理模式。在暂停模式下可以利用自动唤醒单元(AWU)设置自动唤醒时间间隔。
(3)数据存储器
数据存储器选用ST公司2010年新推出的M24LR64，它是一款内置标准I2C串口和ISO15693标准RF接口的EEPROM存储器，供电电压1．8～5．5V，具有64位唯一标识符(UID)，I2C传输频率为400kHz，RF传输载波频率13．56MHz，存储器容量64KB，采集数据可保留40年。M24LR64有8个引脚，SCL、SDA通过I2C总线实现数据的存储，E1、E0为器件选择码(b2b1位)，在不接的情况下默认为0，AC0、AC1为天线线圈连接端。M-24LR64提供一个ISO15693标准的RF接口，可与RFID阅读器进行无线通信。ISO15693是一种无源RFID标准，能同时从RF系统获取电能和数据。在RF模式下，读写M24LR64不需要电源，从而节省板上电源，轻松、便捷地无线存取电子产品参数。
2．2 硬件系统工作原理
冷链温度记录仪由温度传感器、微控制器和数据存储器组成，硬件电路如图2所示。温度传感器STTS75、微控制器STM8L101F3和数据存储器M24LR64都是低功耗产品，3 V纽扣电池即可实现冷链温度记录仪系统供电。系统上电后，微控制器STM8L101F3首先实现初始化操作，通过I2C总线向STTS75内部配置寄存器(Configuration Register)写入配置信息，使其工作模式为关闭模式、模／数转换为9位模式，然后STM8 L101F3向配置寄存器写入数据使sTTS75处于单发模式。STTS75进行一次温度数据采集，在数据转换完成后将自动进入关闭模式，等待下一次唤醒。接着STM8L101F3从温度寄存器(Temperature Register)内读取温度数据，进行数据处理，继而通过I2C总线将处理后的数据写入M24LR 64内，最后进入暂停模式。经过AWU设置的延时时间后，STM8L101F3将自动唤醒，向STTS75发送配置信息使其进入单发模式，然后读取数据、处理数据，并将处理后数据存入M24LR64的下一空间内，接着进入暂停模式。周而复始即可实现温度数据在固定时间间隔内的采集、处理和存储。

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关键词： 应用 记录仪 温度 冷链 M24LR64