用AD7416+PIC16F84+PC機構建的測溫系統(tǒng)

發(fā)布時間:2007/4/23 0:00:00 訪問次數:552

用AD7416+PIC16F84+PC機構建的測溫系統(tǒng) [日期：2005-4-11] 來源：單片機及嵌入式系統(tǒng)應用作者：河北通信職業(yè)技術學院李學海董丹李建良 [字體：溫度傳感器AD7416和RISC型8位單片機PIC16F84，以及與PC機通信的硬件接線方法和軟件算法設計，并且提供完整的PC端C程序和單片機端匯編語言程序。

關鍵詞：AD7416 PIC16F84 I2C總線單片機

引言

在測量儀器儀表中，溫度的檢測幾乎成為必不可少的部分。傳統(tǒng)的模擬溫度傳感器，如AD590，因外圍電路復雜、需調零等缺點，給應用開發(fā)帶來一些麻煩。利用數字溫度傳感器配合單片機來設計各種控制系統(tǒng)，越來越多受到業(yè)內人士的推崇。美國模擬器件公司生產的AD7416是一款功能較多的溫度器件，它在一個芯片上集成了I2C總線接口、溫度傳感器、10位數摸轉換器和窗口門限溫度控制器等功能。它與其它數字溫度傳感器相比具有體積小、編程簡單等優(yōu)點。

在本文介紹的溫度檢測系統(tǒng)中，其前端溫度檢測應用的是AD7416，控制器應用的是PIC16F84，將探測到的溫度上傳到上位機（PC機）。由于PIC16F84單片機是一款廉價的低端型號，其內部沒有配置I2C接口和UART接口等外圍模塊，因此需要利用虛擬技術來模擬I2C和UART的功能，分別與下位器件AD7416和上位機進行通信。文后提供了完整的算法設計和程序清單。在此程序基礎上稍加改動也可以適用于其它PIC單片機，甚至是其它廠家的單片機，來實現同樣的功能。故本文具有比較廣泛的啟發(fā)性和實用價值。

1 硬件簡介

硬件接線圖如圖1所示，前端電路主要由1片10位串行數字溫度傳感器AD7416和1片RISC型PIC16F84微控制器組成，上位機由PC兼容機擔當。不過，上位機不是必須的，圖1中給出了可選的相連PC的串行接口。通過該串口，可把檢測到的現場溫度值上傳到PC機，以便進行實時處理、存儲和監(jiān)控。

1.1 與PC機的接口簡介

硬件引腳連接關系如表1所列，其中列出了各引腳的功能。利用PIC16F84端口A的2條引腳與AD7416連接；利用端口B的3條引腳在前端電路與PC機之間傳送信息，也可以直接傳輸給led數碼管驅動電路以供顯示。

表1 三者相互連接的對應關系

AD7416PIC16F84PC接口SDA
SCLPORT A,0
PORT A,1　　PORT B,0
PORT B,1
PORT B,2SDATA
SCLK
SYNC

PIC16F84單片機與PC機的通信接口選用并行打印口，通信方式選用串行同步方式。其中，并行打印口既可以是25芯的D型插口，也可以是36芯的Centronics連接器，如圖2所示。串行同步方式通信的信號時序如圖3所示。

1.2 AD7416簡介

AD7416是一個帶有溫度超限功能的10位串行數字溫度傳感器，采用8引腳的SOIC或μSOIC封裝。其內部結構如圖4所示，引腳布局如圖5所示，引腳功能如表2所列。

表2 引腳功能說明

引腳名稱引腳序號引腳類型

功能說明

SDA1I/OI2C總線串行數據輸入/輸出傳送線（開漏型）SCL2II/C總線串行時鐘線（開漏型）OTI3O溫度超限指示腳，低電平有效（開漏型）GND4-電源接地腳A2～A05～7I串行總線地址低3位連線編程腳VDD8-電源正極，工作電壓范圍2.7V～5.5V

AD7416具有如下特點：10位溫度至數字轉換器；超溫指示端為低電平有效的漏極開路型輸出腳，可以實現“線與”接線方式；I2C兼容的串行接口；可選的串行總線地址，允許在單一總線上連接多達8個AD7416；低功耗節(jié)電方式（典型2mA）；400ms更新速率；55℃～+125℃溫度測量范圍。

AD7416有5個內部寄存器。其中4個是數字寄存器，一個是地址指針寄存器。地址指針寄存器是一個8位寄存器，用于存放指定4個數據寄存器的地址碼。對AD7416每一次串行寫操作的第一個數據字節(jié)是數據寄存器的地址碼，這就是隨后的數據字節(jié)要寫入的地址。其實，地址指針寄存器只需最低兩位（記作P1和P0）用來選擇數據寄存器，如表3所列。

表3 4個數據寄存器的地址分配

P1P0數據寄存器00溫度值寄存器（只讀）01配置寄存器（可讀/寫）10THYST寄存器（可讀/寫）11TOTI寄存器（可讀/寫）

溫度值寄存器是一個16位只讀寄存器，其高10位以2的補碼格式儲存由模數轉換器產生的10位溫度測量讀數；配置寄存器是一個8位讀/寫寄存器，用來設置AD