位低功耗數(shù)字溫傳感器的應(yīng)用AD741AD741AD741AD7814

1、10位低功耗數(shù)字溫度傳感器的應(yīng)用武漢力源電子股份有限公司應(yīng)用推廣部（430079） 蘇亦雄摘  要  采用10位低功耗數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)控，可大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)性能也更加穩(wěn)定。重點(diǎn)介紹這種傳感器的結(jié)構(gòu)和使用。關(guān)鍵詞  數(shù)字溫度傳感器     OTI輸出    故障排隊(duì)1 概述AD公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器，內(nèi)部包括一個(gè)帶隙溫度傳感器和一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器，精度可達(dá)0.25，是LM75的升級(jí)替換產(chǎn)品?？蓮V泛應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、電子測(cè)試設(shè)備、辦公設(shè)備、家用電器、過(guò)程控制等場(chǎng)合。該系列有：AD7414、

2、AD7415、AD7416、AD7814等四種型號(hào)，它們的工作原理相同，主要參數(shù)見(jiàn)表1，引腳排列如圖1所示，引腳說(shuō)明見(jiàn)表2。表1 主要參數(shù)型 號(hào)AD7414AD7415AD7416AD7814接口方式I2C /SM BUSSPI / DSP溫度測(cè)量范圍55125408540855512555125超溫指示有無(wú)有無(wú)省電工作方式無(wú)有最大并聯(lián)數(shù)381工作電壓2.75.5V轉(zhuǎn)換時(shí)間400s封裝SOT-23SOT-23SO-8/RM-8SOT-23/uSOIC圖1 引腳圖圖2 AD7416功能框圖2 器件主要組成    以AD7416為例，器件功能框圖如圖2所示。由帶隙溫度

3、傳感器、10位A/D轉(zhuǎn)換器、溫度寄存器、可設(shè)點(diǎn)比較器、故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器等組成。2.1 帶隙溫度傳感器和10位A/D轉(zhuǎn)換器    傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成電壓，再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成10位數(shù)字量送溫度值寄存器。A/D轉(zhuǎn)換器的一次轉(zhuǎn)換時(shí)間約400s。2.2 溫度值寄存器    溫度值寄存器是一個(gè)16位只讀寄存器，它的高10位D15D6由A/D轉(zhuǎn)換器送來(lái)的數(shù)字量以補(bǔ)碼格式儲(chǔ)存，低6位D5D0未用，如表3所示。    溫度數(shù)據(jù)格式見(jiàn)表4（小數(shù)點(diǎn)在D8、D7之間）。該表中顯示了A/D轉(zhuǎn)換器的全部理論范圍128至+127。實(shí)

4、際應(yīng)用中，溫度的測(cè)量范圍將取決于器件的正常工作溫度范圍，表中所列的數(shù)據(jù)為理論工作范圍中的一些典型值。表2 引腳說(shuō)明引腳名稱說(shuō) 明GND電源地AS邏輯輸入,從三個(gè)I2C地址中選其一的地址輸入VDD正電源電壓，2.75.5VSCL串行總線時(shí)鐘OTI超溫掉電輸出（漏極開路）SDA數(shù)字I/O。雙向數(shù)據(jù)串行總線，漏極開路輸出A2A0串行總線地址可編程的低3位DIN串行數(shù)據(jù)輸入SCLK串行時(shí)鐘輸入片選輸入DOUT串行數(shù)據(jù)輸出表3 溫度值寄存器D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D0B9B8B7B6B5B4B3B2B1B0未用2.3 可設(shè)點(diǎn)比較器    它對(duì)

5、實(shí)際測(cè)量溫度與預(yù)先設(shè)定的高（TOTI ）和低（THYST ）門限（寄存在圖2中所示的上、下限寄存器中）進(jìn)行比較，并在超溫指示輸出端（OTI）輸出一個(gè)指示信號(hào)。OTI輸出端需一個(gè)外部上拉電阻，通常為10k。    圖3是一簡(jiǎn)單的風(fēng)扇控制器，當(dāng)溫度超過(guò)80時(shí)它將接通冷卻風(fēng)扇，而在溫度降到75時(shí)關(guān)斷風(fēng)扇。2.4 故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器    為了避免在噪聲環(huán)境下的誤觸發(fā)，器件提供了一個(gè)故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器。例如，如果故障排隊(duì)設(shè)置為4，則必須連續(xù)4次的測(cè)量溫度大于TOTI（或小于THYST），OTI才輸出有效。任何打斷了這種持續(xù)的讀操作將復(fù)位故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器

6、，所以如果有三次讀數(shù)大于TOTI，接著有一次讀數(shù)小于TOTI，則故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器將被復(fù)位而不會(huì)觸發(fā)OTI。3 使用方法3.1 數(shù)字溫度傳感器的安裝數(shù)字溫度傳感器可用于表面或空氣溫度檢測(cè)。如用熱傳導(dǎo)的粘合劑將器件粘附在一個(gè)表面上，則管芯溫度與表面溫度之差大約在0.2之內(nèi)。當(dāng)環(huán)境空氣溫度與被測(cè)量的表面溫度不同時(shí)，應(yīng)將器件的背面和引線與空氣隔離。接地引腳是通向管芯的最主要的熱量路徑，必須保證接地引腳也與被測(cè)溫的表面有良好的熱接觸。數(shù)字溫度傳感器封裝的小型化使其可以被安裝在密封的金屬探頭中進(jìn)行溫度測(cè)量。3.2 器件地址    AD7814的地址由其片選信號(hào)決定； 

7、   AD7416的地址由A0、A1、A2決定，地址格式為：1001 A2A1A0 R/W；    AD7414和AD7415的地址見(jiàn)表5。3.3 多個(gè)數(shù)字溫度傳感器的系統(tǒng)    D7416串行地址的低3位可以由用戶設(shè)置，允許從1001000至1001111共8個(gè)地址中選擇。圖4示出了有8個(gè)AD7416接到一個(gè)串行總線的系統(tǒng)，它們的OTI輸出“線與”，形成一個(gè)公共的中斷請(qǐng)求線。表4 溫度值寄存器溫度數(shù)字量輸出12810 0000 000012510 0000 110010010 0111 00007510 1101

8、 01005011 0011 10002511 1001 11000.2511 1111 1111000 0000 0000+0.2500 0000 0001+100 0001 01000+250 0011 00100+500 0110 01000+750 1001 01100+1000 1100 10000+1250 1111 10100+1270 1111 11100圖3 風(fēng)扇控制器表5 AD7414/AD7415的地址器件型號(hào)AS引腳連接方式器件地址AD7414.0Floal1001 000AD7414.0GND1001 001AD7414.0VDD1001 010AD7414.1Flo

9、al1001 100AD7414.1GND1001 101AD7414.1VDD1001 110                                        圖4   8個(gè)

10、AD7416并聯(lián)圖5 評(píng)估電路4 應(yīng)用實(shí)例    硬件原理圖見(jiàn)圖5。這是一個(gè)評(píng)估電路，可同時(shí)安裝三片數(shù)字溫度傳感器:AD7414、AD7416、AD7814,軟件輪流顯示各器件所測(cè)得的環(huán)境溫度，并模擬OTI輸出，用LED指示?，F(xiàn)作如下幾點(diǎn)說(shuō)明：    （1）各器件的地址不同，而SDA、DOUT引線可直接相連；AD7414、AD7416的OTI輸出線與（低電平有效），現(xiàn)作超限報(bào)警指示。    （2）因溫度的慣性系數(shù)較大，可采用簡(jiǎn)便有效的移動(dòng)平均法、中值法、低通濾波法等進(jìn)行軟件濾波。在實(shí)際應(yīng)用中，可邊采樣，邊

11、計(jì)算其平均值，以其平均值作為溫度采樣值。采樣次數(shù)為816次即可。    （3）本系統(tǒng)采用LCM103液晶模塊作溫度顯示，X25045作上電復(fù)位及看門狗用。    （4）AD7414、AD7416、AD7814的溫度數(shù)據(jù)采樣參考程序如下：；偽定義ADCHEQU32H；采樣值高字節(jié)ADCLEQU31H；采樣值低字節(jié)ADCNUMEQU30H；采樣次數(shù)ADCSBITP1.5；AD7814片選ADSCLKBITP1.1；AD7814時(shí)鐘ADDOUTBITP1.7；AD7814數(shù)據(jù)輸出ADSCLBITP1.1；AD7416時(shí)鐘ADSDABITP1

12、.7；AD7416數(shù)據(jù)I/O······；程序初始化······；AD7814的采樣參考程序SAMPLE78:MOVADCNUM, #8 ;采樣8次SE078:CLRADCS ;選中AD7814MOVR7, #16 ;產(chǎn)生16個(gè)取數(shù)脈沖MOVADCH, #0 ;A/D值高字節(jié)MOVADCL, #0 ;A/D值低字節(jié)SE178:CLRADSCLKNOPNOPJBADDOUT, SE178SE378:CLRADSCLKNOPNOPMOVC, ADDOUTMOVA, ADCLRLC

13、AMOVADCL, AMOVA, ADCHRLCAMOVADCH, ASETBADSCLKNOPNOPDJNZR7, SE378SETBADCS······；進(jìn)行數(shù)據(jù)處理DJNZADCNUM, SE078RET；AD7416的采樣參考程序；AD7414、AD7415與AD7416相似，但地址不同。SAMPLE74:MOVADCNUM, #8 ；連續(xù)采樣8次SE074：MOVR6, #9EH ；片選AD7416的地址寫操作MOVR5, #1 ；選中配置寄存器MOVR4, #18H ；給配置寄存器賦值LCALLWRCOM ；三字節(jié)的寫操作

14、MOVR6，#10011110BMOVR5，#3 ；選中溫度上限寄存器MOVR4，#40H ；上限溫度=64LCALLWRCOMMOVR6，#10011110BMOVR5，#2 ；選中溫度下限寄存器MOVR4，#20H ；上限溫度=32LCALLWRCOMMOVR6，#10011110BMOVR5，#0 ；選中溫度寄存器MOVWREXE ；兩字節(jié)的寫操作MOVDATA1，#10011111B ；片選AD7416，讀操作LCALLRDCOM······    ；數(shù)據(jù)處理DJNZADCNUM，SE074 ；采

15、樣未完，返回WRCOM：LCALLBEGIN ；三字節(jié)的寫操作MOVDATA1，R6LCALLOUTBYTE ；輸出字節(jié)MOVDATA1，R5LCALLOUTBYTEMOVDATA1，R4LCALLOUTBYTELCALLSTOPRETWREXE：LCALLBEGIN ；兩字節(jié)的寫操作MOVDATA1，R6LCALLOUTBYTEMOVDATA1，R5LCALLOUTBYTELCALLSTOPRETRDCOM：LCALLBEGIN ；讀操作LCALLOUTBYTELCALLINBYTE ；輸入字節(jié)MOVADCH，DATA1LCALLNACK ；MCU使ADSDA數(shù)據(jù)線變?yōu)榈碗娖絃CALLINB

16、YTEMOVADCL，DATA1LCALLACK ；MCU使ADSDA數(shù)據(jù)線變?yōu)楦唠娖絃CALLSTOPRETOUTBYTE:MOVR7,#8 ;輸出字節(jié)OE1：MOVA，DATA1RLCAMOVADSDA，CMOVDATA1，ALCALLCLOCKDJNZR7，OE1LCALLACK ；AD7416產(chǎn)生應(yīng)答RETINBYTE：SETBADSDA ；輸入字節(jié)MOVR7，#8INE1：LCALLCLOCKMOVA，DATA1RLCAMOVDATA1，ADJNZR7，INE1RETNACK：CLRADSDA ；AD7416無(wú)應(yīng)答LCALLCLOCK ；ADSDA數(shù)據(jù)線為0，一個(gè)時(shí)鐘脈沖之后，ADSDA為1RETACK：SETBADSDA ；AD7416有應(yīng)答LCALLCLOCK ；ADSDA為1，一個(gè)時(shí)鐘脈沖之后，ADSDA為0RETSTOP：CLRADSDA ；產(chǎn)生停止信號(hào)SETBADSCLNOPNOPNOPNOPSETBADSDARETBEGIN：SETBADSDA ；產(chǎn)生開始信號(hào)SETBADSCLNOPNOPNOPNOPNOPCLRADSDANOPNOPNOPNOPCLRADSCLRETCLOCK：NOP      ；產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖SETBADSC