合肥工業(yè)大學電氣與自動化工程學院 顧威,陳梅,李鑫1 概述

    tmpl01是ti公司生產(chǎn)的基于i2c串行總線接口的低功耗、高精度智能溫度傳感器,其內(nèi)部集成有溫度傳感器、a/d轉(zhuǎn)換器、i2c串行總線接口等。寬泛的溫度測量范圍和較高的分辨率使其廣泛應用于多領(lǐng)域的溫度測量系統(tǒng)、多路溫度測控系統(tǒng)以及各種恒溫控制裝置。tmpl01具有以下性能特點:

    1)帶有i2c總線,通過串行接口(sda,sci)實現(xiàn)與單片機的通信,其i2c總線上可掛接3個tmpl01器件,構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng)。

    2)溫度測量范圍為－55％~125℃,9～12位a/d轉(zhuǎn)換精度,12位a/d轉(zhuǎn)換的分辨率達0.0625~c。被測溫度值以符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出。

    3)電源電壓范圍寬(＋2.7 v～＋5.5 v),靜態(tài)電流小(待機狀態(tài)下僅為o.1μa)。

    4)內(nèi)部具有可編程的溫度上、下限寄存器及報警(中斷)輸出功能,內(nèi)部的故障排隊功能可防止因噪聲干擾引起的誤觸發(fā),從而提高溫控系統(tǒng)的可靠性。

    2 tmpl01引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

    2.1 tmpl01引腳功能

    tmpl01硬件連接簡便,運行時除了sda、sci．和alert線上需要加上拉電阻外不需外接器件．tmpl01采用sot23-6封裝,引腳排列如圖1所示,引腳功能如下：

    scl:串行時鐘輸入端;

    gnd:接地端;

    alert:總線報警(中斷)輸出端，漏極開路輸出;

    v+：電源端;

    add0:i2c總線的地址選擇端;

    sda:串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端。電源與接地端之間接有一只0.1μf的耦合電容。

    2.2 tmpl01內(nèi)部結(jié)構(gòu)

    tmp101內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示,tmp101內(nèi)部含有二極管溫度傳感器、△-∑型a/d轉(zhuǎn)換器、時鐘振蕩器、控制邏輯、配置寄存器、溫度寄存器以及故障排隊計數(shù)器。tmp101首先通過內(nèi)部溫度傳感器產(chǎn)生一個與被測溫度成正比的電壓信號,再通過12位△-∑型a/d轉(zhuǎn)換器將電壓信號轉(zhuǎn)換為與攝氏溫度成正比的數(shù)字量并存儲在內(nèi)部的溫度寄存器中。該器件根據(jù)用戶在溫度上下限寄存器中設(shè)定的thigh和tlow,通過溫度窗口比較器決定是否啟動報警輸出。系統(tǒng)上電后器件處于缺省狀態(tài),其溫度報警缺省閾值為:上限溫度thigh=80℃溫度tlow=75℃。

    3 tmp101工作原理

    tmpl01的i2c總線串行數(shù)據(jù)接口線sda和串行時鐘接口線sda由主控制器控制．主控制器作為主機,tmp101作為從機并支持12c總線協(xié)議的讀／寫操作命令。首先通過主控制器對其進行地址設(shè)定。使主控制器對掛接在總線上的tmp1o1進行地址識別。為了能夠正確獲取tmp101內(nèi)部溫度寄存器中的溫度值數(shù)據(jù),要通過i2c總線對tmp101內(nèi)部相關(guān)寄存器寫相應的數(shù)據(jù),設(shè)定溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果的分辨率、轉(zhuǎn)換時間、報警輸出的上、下限溫度值以及工作方式等．也就是對tmpl01內(nèi)部的配置寄存器、上限溫度寄存器和下限溫度寄存器進行初始化設(shè)置。

    3.1 tmp1o1的地址設(shè)置

    根據(jù)12c串行總線規(guī)范,tmp1o1有一個7位的從器件地址碼,其有效位為"10010",其余兩位根據(jù)引腳add0接地、懸空和接電源端的不同分別設(shè)置為"00"、"01"、"10"。一條i2c總線上可掛接3個tmpl01器件。

    3.2 tmp101內(nèi)部寄存器

    tmp101的功能實現(xiàn)和工作方式主要是由內(nèi)部5個寄存器確定,如圖3所示,這些寄存器分別是地址指針寄存器、溫度寄存器、配置寄存器、上限溫度(tl)寄存器和下限溫度(th)寄存器。后4個寄存器均屬于數(shù)據(jù)寄存器