基于12C總線接口的智能溫度傳感器TMPl01的設計

　　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轉換精度,12位A/D轉換的分辨率達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)部結構

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)部結構

　　TMP101內(nèi)部結構框圖如圖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轉換器將電壓信號轉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)部相關寄存器寫相應的數(shù)據(jù),設定溫度轉換結果的分辨率、轉換時間、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置。

3.1 TMP1O1的地址設置

　　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。

　　地址指針寄存器為8位可讀/寫寄存器,內(nèi)部存儲了要讀寫的其余4個數(shù)據(jù)寄存器的地址,在讀寫操作中。通過設定地址指針寄存器的內(nèi)容確定要訪問的寄存器。在8位數(shù)據(jù)字節(jié)中,前6位全部設置為0,后2位用于選擇寄存器,后2位P0、P1的值與選擇的寄存器關系如表l所列。