兼容SPI接口的低功耗數(shù)字溫度傳感器ADT7301及其接口技術
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●測溫精度為%26;#177;０．５℃； ●具有０．０３１２５℃溫度分辨率； ●工作電流典型值為１μＡ； ●帶有ＳＰＩ及ＤＳＰ兼容的串行接口； ●工作溫度范圍寬達－４０～＋１５０℃； ●采用節(jié)省空間的ＳＯＴ－２３和ＭＳＯＰ封裝。 ２ 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與管腳說明 ２．１ 管腳描述 ＡＤＴ７３０１模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１所示。該器件具有６腳ＳＯＴ－２３和８腳ＭＯＳＰ兩種封裝形式，各引腳的功能如下： ＧＮＤ：模擬地和數(shù)字地； ＤＩＮ：串行數(shù)據(jù)輸入口。裝入芯片控制寄存器的數(shù)據(jù)可在時鐘ＳＣＬＫ上升沿通過該管腳串行輸入； ＶＤＤ：供電電源正輸入端。 供電電源范圍為：＋２．７Ｖ～＋５．５Ｖ； ＳＣＬＫ：與串行端口對應的串行時鐘輸入； ＣＳ：片選輸入，低電平有效； ＤＯＵＴ：串行數(shù)據(jù)輸出端口。溫度值在串行時鐘ＳＣＬＫ的下降沿通過該管腳串行輸出。 ＡＤＴ７３０１的串行接口由ＣＳ、ＳＣＬＫ、ＤＩＮ及ＤＯＵＴ四線構(gòu)成。將ＣＳ和ＤＩＮ接地可使該接口工作于兩線模式，在這種模式下，該接口只能通過ＤＯＵＴ來讀取數(shù)據(jù)寄存器中的值。推薦使用ＣＳ端口，這樣有利于ＡＤＴ７３０１與其主控器件之間同步。ＤＩＮ端口用于寫控制寄存器，也可使芯片處于節(jié)電模式。使用時，在電源和地線之間應加一個０．１μＦ的去耦電容。圖2２．２ 工作過程與應用時序 ＡＤＴ７３０１內(nèi)部集成有晶體振蕩器，所以工作時只需在串口接入時鐘，而不需再提供Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換時鐘。該芯片具有兩種工作模式，即正常工作模式和節(jié)電工作模式。在正常工作模式，內(nèi)部時鐘振蕩器將驅(qū)動自動轉(zhuǎn)換時序，從而使芯片每秒鐘對模擬電路上電一次，以進行一次溫度轉(zhuǎn)換。完成一次溫度轉(zhuǎn)換一般需８００μｓ，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，芯片的模擬電路自動斷電，并在１秒鐘后自動上電。因此，在溫度值寄存器中總可以得到最新的溫度轉(zhuǎn)換值。 通過設置ＡＤＴ７３０１控制寄存器可將其設置為節(jié)電模式。在節(jié)電模式下，片內(nèi)振蕩器被關閉，ＡＤＴ７３０１不進行溫度轉(zhuǎn)換，直到恢復到正常工作模式。可向控制寄存器中寫零使其恢復到正常工作模式。在進入節(jié)電模式前其溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果即使在進入節(jié)電模式后仍可被正確讀取。 在正常轉(zhuǎn)換模式下，執(zhí)行讀／寫操作時，其內(nèi)部振蕩器可在讀寫操作結(jié)束后自動復位，以使溫度轉(zhuǎn)換器能夠重新進行溫度轉(zhuǎn)換。若在ＡＤＴ７３０１進行溫度轉(zhuǎn)換過程中執(zhí)行讀寫操作則會使其自動停止轉(zhuǎn)換，并在串行通訊結(jié)束后又重新開始，而讀取的溫度值是前一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果。ＡＤＴ７３０１執(zhí)行讀／寫操作時的時序如圖２所示。 當片選端口ＣＳ為低時，ＳＣＬＫ時鐘輸入有效，而在執(zhí)行讀操作后，系統(tǒng)會將２位零標志位、１位符號位和１３位的數(shù)據(jù)位在１６個時鐘脈沖下降沿從溫度值寄存器中取出。如果ＣＳ持續(xù)為低的時間超過１６個ＳＣＬＫ時鐘周期，ＡＤＴ７３０１將循環(huán)輸出２位零標志位加１４位數(shù)值位。而一旦ＣＳ變?yōu)楦唠娖?，ＤＯＵＴ輸出端將處于高阻狀態(tài)此時輸出數(shù)據(jù)將在ＳＣＬＫ的下降沿被鎖存在ＤＯＵＴ線上。 ＡＤＴ７３０１的寫操作與讀操作可同步進行。當寫數(shù)據(jù)流中的第三位寫１而其余位為０時， ＡＤＴ７３０１進入節(jié)電模式；寫數(shù)據(jù)流全為０時，為正常工作模式。在正常工作模式數(shù)據(jù)在第１６個ＳＣＬＫ的上升沿被裝入控制寄存器并立刻起作用。若ＣＳ在第１６個ＳＣＬＫ上升沿之前變?yōu)楦唠娖?，那么，控制寄存器中的?shù)據(jù)將不會被裝入，但此時工作模式不變。 ２．３ 溫度值編碼 溫度值寄存器是一個１４位的只讀寄存器，用于存儲ＡＤＣ的１３位二進制補碼加１位符號位的溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果(最高位為符號位)。理論上，ＡＤＣ測量的溫度范圍可達２５５℃，實際上，內(nèi)部溫度傳感器能確保的溫度范圍為－４０℃～ ＋１５０℃。溫度數(shù)據(jù)格式如表１所列。表1 溫度寄存器數(shù)據(jù)格式 溫度值（℃）數(shù)據(jù)輸出DB13DB0-4011，1011 0000 0000-3011，1100 0100 0000-2511，1100 1110 0000-1011，1110 1100 0000-0.312511，1111 1111 1111000，0000 0000 0000+0.312500，0000 0000 0001+1000，0001 0100 0000+2500，0011 0010 0000+5000，0110 0100 0000+7500，1001 0110 0000+10000，1100 1000 0000+12500，1111 1010 0000+15001，0010 1100 0000其溫度轉(zhuǎn)換公式如下： 正溫度值＝ＡＤＣ轉(zhuǎn)換結(jié)果代碼（ｄ）／３２； 負溫度值＝(ＡＤＣ轉(zhuǎn)換結(jié)果代碼（ｄ）－１６３８４)／３２（使用符號位）； 負溫度值＝(ＡＤＣ轉(zhuǎn)換結(jié)果代碼（ｄ）－８１９２)／３２（不使用符號位）。３ 應用電路 ３．１ ＡＤＴ７３０１與單片機的串行接口電路 圖３為ＡＤＴ７３０１與單片機的串行通訊接口電路，該接口方式具有轉(zhuǎn)換速度快的優(yōu)點，但不能被設置成節(jié)電工作模式。 這里應注意的是：由于在單片機串行通訊中是先低后高，而ＡＤＴ７３０１在向外串行輸出溫度值時是先高后低，所以要先進行高低位互換然后再進行處理，具體處理程序這里不再給出。下面是ＡＤＴ７３０１與８０５１單片機進行串行接口的軟件編程：
；＊＊＊＊＊主程序＊＊＊＊＊ ｍａｉｎ: ｃａｌｌ ｒｅｃｅｉｖｅ ;讀取溫度值子程序 ｃａｌｌ ｄｉｓｐｏｓｅ ;讀取結(jié)果處理子程序 ｓｊｍｐ ＄ ;＃＃＃串行通訊子程序＃＃＃ ｒｅｃｅｉｖｅ: ｓｅｔｂ ｐ１．３ ｍｏｖ ｓｃｏｎ,＃１１ｈ ;選擇串行口為方式０接收 ｍｏｖ ｒ７,＃２ ;字節(jié)計數(shù) ｍｏｖ ｒ０,＃３０ｈ ;指向溫度值緩沖區(qū) ｃｌｒ ｐ１．３ ;選通ＡＤＴ７３０１ ｃｌｒ ｒｉ ;清接收中斷標志，準備接收 ｌｏｏｐ: ｊｎｂ ｒｉ,＄ ｍｏｖ ａ,ｓｂｕｆ ｍｏｖ ＠ｒ０,ａ ｉｎｃ ｒ０ ｃｌｒ ｒｉ ｄｊｎｚ ｒ７,ｌｏｏｐ ｓｅｔｂ ｐ１．３ ｒｅｔ ３．２ ＡＤＴ７３０１與單片機的全雙工通訊接口 通過ＡＤＴ７３０１與單片機的全雙工通訊接口可以使ＡＤＴ７３０１工作在節(jié)電模式。圖４是ＡＤＴ７３０１與８０５１單片機進行全雙工通訊接口連接圖。相應的軟件編程如下。 ＃＃＃全雙工通訊子程序＃＃＃ ｓｅｔｂ ｐ１．３ ｍｏｖ ｒ０,＃３０ｈ ;讀溫度值緩沖器３０ｈ３１ｈ ｍｏｖ ｒ１,＃３２ｈ ;控制寄存器寫入值（３２ｈ３３ｈ） ｍｏｖ ｒ６,＃０８ｈ ;循環(huán)移位計數(shù) ｍｏｖ ｒ７,＃０２ｈ ;字節(jié)計數(shù) ｃｌｒ ｐ１．３ ;選通 ｌｏｏｐ０: ｓｅｔｂ ｐ１．０ ;控制ｐ１．０產(chǎn)生下降沿 ｃｌｒ ｐ１．０ ;準備讀取數(shù)據(jù) ｍｏｖ ｃｙ,ｐ１．１ ;讀值 ｍｏｖ ａ,＠ｒ０ ;將上次結(jié)果重裝入 ｒｌｃ ａ ;移位存儲讀取結(jié)果 ｍｏｖ ＠ｒ０,ａ ;暫存
ｍｏｖ ａ,＠ｒ１ ;將要寫入值給累加器 ｒｌｃ ａ ;移出要寫入位 ｍｏｖ ｐ１．２,ｃｙ ;循環(huán)寫入 ｍｏｖ ＠ｒ１,ａ ;暫存 ｄｊｎｚ ｒ７ｌｏｏｐ０ ｉｎｃ ｒ０ ｉｎｃ ｒ１ ｄｊｎｚ ｒ７,ｌｏｏｐ０ ｃｌｒ ｐ１．３ ｒｅｔ ４ 結(jié)束語 ＡＤＴ７３０１可用于測量物體的表面溫度或空氣溫度。由于該器件采用低功耗設計，因此，在利用熱傳導粘結(jié)劑將ＡＤＴ７３０１粘結(jié)到被測物體表面時，測得的溫度與表面實際溫度之差不超過０．１℃。另外，當被測物周圍溫度與被測物表面溫度存在溫度差時，應注意將器件的背面和管腳與周圍空氣隔離開。由于接地引腳提供了管芯最好的熱傳導途徑，因此，管芯溫度與印制電路板的地線溫度最接近，所以應保證該管腳與被測表面良好接觸。 該溫度傳感器不宜長期處于極限工作狀態(tài)，當工作在＋１５０℃時，該器件的使用壽命是其工作在＋５５℃時的５％。當長期工作在電壓和溫度極限時，器件的結(jié)構(gòu)完整性也將會遭到破壞。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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