TMP05/06型溫度傳感器及其應用
關鍵詞:數(shù)字溫度傳感器;微控制器;脈寬調(diào)制;菊花鏈模式
1 TMP05/06的工作原理
1.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能
TMP05/06的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
1.2 測溫原理
TMP05/06的工作原理是將被測溫度的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,并將數(shù)字化信號編碼成時 間比率(TH/TL)的形式。TH和 TL在時間上是連續(xù)的,用同一時鐘即可獲得二者的比率,因此,溫度信 號與時間比率有關。
TMP05/06的輸出為方波信號,25℃時,輸出方波的周期為116ms(典型值,CONV/IN引腳為浮置),高電平的持續(xù)時間TH是固定的,而低電平的持續(xù)時間卻隨著溫度而 變化。當CONV/IN引腳設置為低或者浮置時,可以通過式(1)計算溫度:
t(℃)=421-751TH/TL(1)
若設置為高電平,則通過式(2)來計算:
t(℃)=421-93.875TH/TL(2)
其中,TH和TL的值可以通過微處理器的定時/計數(shù) 口很容易地讀取,然后編程即可實現(xiàn)上述算法,從而得到所測溫度值。
1.3 性能特點
在0℃~70℃溫度范圍內(nèi)精度為±1℃,25℃時達±0.5℃; 工作范圍-40℃~+150℃; 3V~5.5V單電源供電; 3.3V工作電源下,功耗最大為70μW; 超小封裝(SC70及SOT23兩種封裝形式),低功耗。
2 TMP05/06的工作模式
TMP05/06有三種工作模式,用戶可根據(jù)需要設置FUNC引腳的狀態(tài)選擇合適的工作模式(表1)。
在單次轉(zhuǎn)換模式中,當微控制器發(fā)送請求時,TMP05/06輸出一個與溫度高低有關的方波信號 。微控制器首先將OUT引腳置為低電平,然后釋放,表示請求輸出;當OUT引腳被釋放時,就 輸出溫度的測量結(jié)果TH和TL(如圖2)。
2.2 連續(xù)轉(zhuǎn)換模式
在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式中,TMP05/06連續(xù)輸出方波信號。方波的頻率通過設置CONV/IN引腳的狀態(tài) 來決定。而且上電以后,對CONV/IN引腳的任意改變都不會影響原來的設置。
2.3 菊花鏈工作模式
設置FUNC引腳為高電平狀態(tài),可以將印刷電路板上的多片TMP05/06連接為菊花鏈工作模式。 因此,允許微控制器專門用一條輸入線來接收所有的溫度測量值(如圖3所示)。
在啟動脈沖沒有到達TMP05/06時,此元件充當前面溫度測量的緩沖器,一旦檢測到啟動信號,立即啟動轉(zhuǎn)換并將結(jié)果輸出,于是就為下一片TMP05/06提供啟動脈沖,依次循環(huán),最終的 輸出結(jié)果見圖4c。第一片TMP05/06的CONV/IN引腳必須保持為低直到最后一片輸出啟動脈沖 ,然后置為高。這就是菊花鏈工作模式的整個過程。
TMP05/06由于其高精度的測量結(jié)果和超小封裝形式可理想地用于各種便攜式電子設備中作溫 度監(jiān)測器。例如,可用來監(jiān)視電子設備中高速MCU芯片的溫度,對于采用表面安裝的芯片更 加合適(將TMP05/06裝在MCU芯片的下邊并盡量貼近芯片,即可測出芯片的表面溫度)。其獨 特的菊花鏈工作模式,可以方便的連接多個集成電路溫度傳感器,簡化了硬件電路的設計。
TMP05/06為單線制PWM輸出,僅需單線就能與微控制器方便地連接,因此硬件電路設計比較 簡單(如圖5所示)。
(1)計數(shù)器0、1初始化;
(2)80C51發(fā)送請求信號,即將OUT引腳拉為低電平然后釋放;
(3)OUT引腳釋放時,P1.0輸入高電平,計數(shù)器0開始工作,計時TH;
(4)P1.0變?yōu)榈蜁r,計數(shù)器0停止,計數(shù)器1啟動,計時TL;
(5)根據(jù)前述公式計算溫度值;
(6)顯示溫度,若超限則報警或啟動散熱設備。
參考文獻
[1]美國AD公司產(chǎn)品資料[Z].2003.
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