溫度傳感器及其與微處理器接口
2.1.3 數(shù)值輸出的單線溫度傳感器
數(shù)值輸出的單線溫度傳感器直接以串行方式輸出芯片測(cè)出的具體溫度數(shù)值,所以其時(shí)序非常重要。DALLAS公司的DS1820就是這樣一種獨(dú)特的溫度傳感器。它只需一個(gè)接口引腳即可通信,可用數(shù)據(jù)線供電,并具備多點(diǎn)測(cè)溫能力。其硬件連接及時(shí)序圖如圖6所示。
其讀寫時(shí)序主要有復(fù)位、讀時(shí)間片和寫時(shí)間片三種時(shí)序操作。芯片本身帶有命令集和存儲(chǔ)器,微處理器通過發(fā)出控制命令,對(duì)芯片存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫,完成溫度測(cè)量。芯片電源也可由微處理器的一個(gè)I/O口提供。微處理器在讀寫DS1820前先使其復(fù)位,檢測(cè)到其應(yīng)答信號(hào)后,微處理器發(fā)ROM操作命令,然后再發(fā)控制命令。多點(diǎn)溫度測(cè)量時(shí),只需并聯(lián)多只DS1820并放在各測(cè)溫點(diǎn)上,在使用前對(duì)各個(gè)芯片進(jìn)行ROM搜索并將各個(gè)芯片的序列號(hào)保存起來。以后對(duì)每個(gè)DS1820尋址時(shí),只要發(fā)相應(yīng)的序列號(hào),然后再對(duì)其進(jìn)行其它操作即可。與DS1820類似的芯片還有DS1822。
2.2 基于總線協(xié)議輸出的數(shù)字溫度傳感器
為了提高可靠性,方便使用,人們又設(shè)計(jì)了許多基于某種總線協(xié)議輸出的數(shù)字溫度傳感器。這種溫度傳感器一般有多根線輸出。輸出格式和時(shí)序嚴(yán)格遵守某種協(xié)議,適用于各種場(chǎng)合,尤其是遠(yuǎn)端測(cè)量。常見的協(xié)議格式有SMBus協(xié)議、I2C協(xié)議等。
2.2.1 基于SMBus總線的溫度傳感器
MAXIM公司的MAX1617~1619系列都是采用SMBus串行接口的遠(yuǎn)端溫度傳感器。MAX1619用來監(jiān)測(cè)PC機(jī)內(nèi)CPU的溫度。它通過施加電流并測(cè)量正向結(jié)壓測(cè)量外部PN結(jié)(分立晶體管、ASIC或CPU內(nèi))的結(jié)溫,并通過SMBus二線串行接口將結(jié)果(8位精度)傳給微處理器。SMBus接口的兩根線分別是時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線,如圖7所示。
在使用中,軟件的編寫必須嚴(yán)格遵守SMBus協(xié)議的規(guī)范。MAX1619可同時(shí)本地測(cè)量自身封裝溫度,且具有風(fēng)扇控制輸出;還可事先設(shè)定溫度門限,當(dāng)溫度高于或低于該門限值時(shí)中斷微處理器。通過管腳編程,改變ADD0、ADD1的連接方式,可以選擇最多9個(gè)不同的SMBus地址,這樣可允許多個(gè)MAX1619連接在同一總線上而不致地址沖突。
2.2.2 基于I2C總線的溫度傳感器
AD公司的AD7416是具有I2C二線串行接口的低功耗數(shù)字溫度傳感器。它通過一個(gè)片內(nèi)溫度傳感器精確測(cè)量環(huán)境溫度,然后經(jīng)過10位A/D轉(zhuǎn)換串行輸出。它也具有預(yù)設(shè)溫度門限和中斷輸出功能。AD7416串行總線地址的最低3位是通過管腳編程選擇的,因此可以在一條總線上連接多達(dá)8個(gè)芯片。I2C的兩條線分別是時(shí)鐘線和雙向數(shù)據(jù)線。在使用中軟件的編寫要嚴(yán)格遵守I2C協(xié)議的格式和時(shí)序。
由于SMBus接口和I2C接口的相似性,AD公司的AD7414、AD7415的輸出同時(shí)兼容了這兩種接口,更大地方便了使用。
2.2.3 基于SPI接口的溫度傳感器
AD公司的AD7814是具有SPI串行接口的溫度傳感器。它可以與大多數(shù)微處理器及DSP配合使用。AD7814與8051系列微處理器的接口方式十分簡單,8051工作在串行接口方式0下,AD7814的管腳DOUT和SCLK分別接在8051的串行口P3.0與P3.1,DIN接地,CS由某一數(shù)據(jù)I/O口控制,如P1.0。要向AD7814寫入數(shù)據(jù)以完成某種特殊功能時(shí),需使用DIN管腳,則可用8051的其它數(shù)據(jù)端口進(jìn)行控制。
隨著信息產(chǎn)業(yè)化的到來,溫度傳感器尤其是半導(dǎo)體溫度傳感器也會(huì)因此得到進(jìn)一步的發(fā)展。數(shù)字半導(dǎo)體溫度傳感器由于其廉價(jià)、精確、線性、低功耗、小型化等特點(diǎn)必將得到更大的發(fā)展。
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