溫度傳感器及其與微處理器接口

1.2 輸出跳變信號的模擬溫度傳感器
在某些系統(tǒng)中，并不需要知道精確的溫度值，而只需了解溫度是否高于或低于某特定值即可。該信息可用來觸發(fā)風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器等控制單元。這種特殊的模擬溫度傳感器一般只是輸出跳變信號進(jìn)行控制，通常稱之為溫度控制器。
用一個(gè)電壓比較器取代圖1中的ADC，產(chǎn)生的1位輸出可驅(qū)動(dòng)微控制器的一條I/O線，如圖3所示。為避免電源電壓變化的影響，比較器的門限電壓可取自電壓基準(zhǔn)而非電源電壓。

將傳感器與比較器組合電路進(jìn)行集成，使系統(tǒng)進(jìn)一步簡化。這種集成的溫度控制器經(jīng)常被稱為溫度開關(guān)。這種單片器件組合了傳感器、比較器、電壓基準(zhǔn)和必要的電阻等多種器件。當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)門限時(shí)，輸出電平發(fā)生跳變，控制加溫或致冷器件通斷。MAXIM公司的MAX6501/6502是熱溫開關(guān)，從廠家45℃到95℃預(yù)置了6種溫度門限。MAX6503/6504是冷溫開關(guān)，其溫度門限為-15℃和5℃兩種。MAX6501/6503為開漏輸出，低電平有效。MAX6502/6504為推拉輸出，高電平有效。MAX6501的輸出經(jīng)上拉電阻后可以直接驅(qū)動(dòng)微處理器的中斷或復(fù)位，如圖4所示。

MAX6502的輸出經(jīng)簡單驅(qū)動(dòng)后，可以直接控制風(fēng)扇工作。通過一些簡單的電路配合，還可以將其應(yīng)用于溫度窗口報(bào)警。分層次控制等。這樣的芯片還有AD公司的AD22105等.

2 數(shù)字溫度傳感器

將模擬溫度傳感器與數(shù)字轉(zhuǎn)換接口電路集成在一起，就成為具有數(shù)字輸出能力的數(shù)字溫度傳感器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體溫度傳感器與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路、接口電路以及各種其它功能電路逐漸集成在一起，形成了功能強(qiáng)大、精確、價(jià)廉的數(shù)字溫度傳感器。

2.1 單線輸出的數(shù)字溫度傳感器
單線輸出的特點(diǎn)是接口電路簡單，測出的溫度值精確，所以在一般應(yīng)用中，這種芯片得到了偏愛。由于只有一根輸出線，測量出的溫度值必須轉(zhuǎn)換成某種方式進(jìn)行輸出。常見的輸出方式有時(shí)間輸出、頻率輸出及數(shù)值輸出等，然后再由微處理器將溫度傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換成真實(shí)溫度值，進(jìn)行進(jìn)一步的處理與控制。

2.1.1 時(shí)間輸出的溫度傳感器
AD公司的TMP03/04是常用的時(shí)間輸出的數(shù)字溫度傳感器。它們輸出經(jīng)過調(diào)制后的矩形波，應(yīng)用中只需測得其輸出方波占空比T1/T2中T1和T2的實(shí)際時(shí)間寬度，即可計(jì)算出被測對象的溫度。與微處理器連接時(shí)只需將芯片輸出與微處理器的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器相連，就可很容易地測出Ｔ１、Ｔ２的時(shí)間寬度，并計(jì)算出相應(yīng)的溫度值。TMP03為集電極開路輸出，需上拉電阻，TMP04為開漏輸出，可直接驅(qū)動(dòng)邏輯電路。MAXIM公司的MAX6578也是一種輸出時(shí)間的溫度傳感器。它輸出的方波信號周期正比于絕對溫度。其接口方式如圖5所示。

MAXIM公司的MAX6575L/H芯片是另一種非常方便實(shí)用的時(shí)間輸出的溫度傳感器。它的特點(diǎn)是在一根I/O線上最多可以同時(shí)接8只芯片，同時(shí)測8個(gè)點(diǎn)位的溫度而不相互干擾。通過對管腳TS0、TS1的不同連接及選擇"L"、"H"不同型號，可以設(shè)置芯片的不同延時(shí)系數(shù)。測量溫度時(shí)，微處理器啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，經(jīng)正比于絕對溫度值的延時(shí)tDx后，MAX6575拉低I/O線。通過測量這個(gè)延時(shí)時(shí)間tDx，再利用所設(shè)置的該芯片的延時(shí)系數(shù)，可以計(jì)算出該芯片所測的溫度值。由于各芯片延時(shí)系數(shù)不同，其延時(shí)時(shí)間并不會相互重疊，使用微處理器的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可以分別測出各個(gè)芯片的延時(shí)時(shí)間，再計(jì)算出各個(gè)芯片所測出的溫度。

2.1.2 頻率輸出的單線溫度傳感器
MAX6577是輸出頻率信號的數(shù)字溫度傳感器。它輸出占空比為1/2的方波，其頻率正比于絕對溫度。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及使用方式與MAX6578非常相擬。通過引腳TS0、TS1選擇適當(dāng)?shù)念l率/溫度比例常數(shù)，再由微處理器的內(nèi)部計(jì)數(shù)器測出頻率后，計(jì)算出所測溫度。其與微處理器的接口方式見圖5。