溫度傳感器TMP275在家庭環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用

　　4 TMP275的工作方式與串行接口

　　4.1 工作方式

　　正常工作方式下，當所采集的溫度在上下限溫度之外時，TMP275會依據(jù)配置寄存器中的TM狀態(tài)來決定器件是工作在比較模式還是中斷模式。當器件工作在比較模式，且所采集的溫度連續(xù)n次(參數(shù)n為由F0、F1決定的連續(xù)錯誤數(shù))等于或大于THIGH時，比較器激活A(yù)LERT告警輸出，提醒主機當前工作溫度不正常；只有當溫度連續(xù)n次低于TLOW時，ALERT信號才恢復(fù)正常。正常工作時，默認方式為比較模式。當器件工作在中斷模式，且所采集的溫度連續(xù)n次在上下限溫度之外時，比較器都會激活A(yù)LERT報警輸出；只有在對寄存器進行操作或者器件在關(guān)斷模式下時，ALERT信號才會恢復(fù)正常，此種模式下可以進行系統(tǒng)的耐溫測試。

　　另外，器件還有節(jié)能的關(guān)斷模式。如果選擇該模式，當前的溫度轉(zhuǎn)換結(jié)束后，器件會自動關(guān)斷，此時電流消耗只有1μA。只有向配置寄存器的OS位寫1，才可以開啟下一次溫度轉(zhuǎn)換。該模式由配置寄存器的SD數(shù)據(jù)位來設(shè)定。

　　4.2 串行接口

　　TMP275的兩線數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL兼容I2C協(xié)議，而且只能作為從器件。它支持快速模式(1～400kHz)和高速模式(1 kHz～3.4 MHz)。該器件的地址是由固定的高4位1001以及受控于A0、A1、A2的低3位決定。

　　4.2.1 I2C總線綜述

　　初始化傳輸?shù)脑O(shè)備稱為“主設(shè)備”，受主設(shè)備控制的是“從設(shè)備”。主設(shè)備產(chǎn)生串行時鐘(SCL)，控制總線接入，以及產(chǎn)生啟動(START)和停止(STOP)條件。只有在總線不忙時，才可以傳送數(shù)據(jù)。在傳送期間，時鐘信號線為高電平時，數(shù)據(jù)線SDA必須保持不變；只有在啟動／停止信號到來后，數(shù)據(jù)線SDA才能改變。

　　TMP275作為從設(shè)備，只有接收到啟動信號后，芯片才開始工作。若接收到的地址無誤，則發(fā)出一個確認信號，并根據(jù)R／W位的狀態(tài)進行讀／寫操作。當停止信號到來后，所有工作結(jié)束。

　　4.2.2從設(shè)備接收模式

　　接收模式下，主設(shè)備先向TMP275發(fā)送TMP275的地址信息和狀態(tài)信息(R／W=0)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，寫入地址指針寄存器。下一個字節(jié)或者幾個字節(jié)再依據(jù)指針寄存器的內(nèi)容寫入相應(yīng)的寄存器。對于每一個成功接收到的數(shù)據(jù)，TMP275都將發(fā)送確認信息。主設(shè)備通過發(fā)送停止信號而終止數(shù)據(jù)傳輸。

　　4.2.3從設(shè)備發(fā)送模式

　　發(fā)送模式下，主設(shè)備先向TMP275發(fā)送TMP275的地址信息和狀態(tài)信息(R／W=1)，然后讀取由地址指針寄存器指定的數(shù)據(jù)。對于每一個成功接收到的數(shù)據(jù)，TMP275都將發(fā)送確認信息。主設(shè)備通過發(fā)送停止信號而終止數(shù)據(jù)傳輸。

　　5 TMP275在家庭環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用

　　5.1 節(jié)點簡介

　　本文的討論是以基于藍牙(Bluetooth)技術(shù)的家庭環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)點為平臺，介紹溫度傳感器TMP275在環(huán)境監(jiān)控中的具體應(yīng)用。該節(jié)點包括處理器、藍牙模塊、溫度傳感器TMP275和電源4部分，如圖4所示。

　　5.2 處理器部分和溫度傳感器部分

　　節(jié)點處理器選用AVR單片機ATmega128。它是基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS微處理器。由于其先進的指令集及單周期指令執(zhí)行時間，ATmega128的數(shù)據(jù)吞吐率高達1 MIPS／MHz，從而緩解了系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。

　　ATmega 128提供一種兼容于I2C的TWI總線接口，因此TMP275的SDA和SCL引腳可以直接與處理器的引腳相連，另外還需接上拉電阻。TMP275的報警輸出方式設(shè)置為低電平輸出，接有上拉電阻。A0、A1和A2全部接低電平，這樣TMP275器件的寫地址為0x90，讀地址為0x91。TMP275的連接原理圖如圖5所示。

　　5.3 藍牙模塊部分

　　藍牙模塊選用CSR公司的BlueCore02-External藍牙芯片。此芯片是一個單一芯片無線電和基帶鏈路控制器的Bluetooth 2.4 GHz系統(tǒng)，采用0.18 μm CMOS技術(shù)，集成了射頻、基帶、帶有全部集成藍牙協(xié)議棧的MCU以及收發(fā)器。

　　在本節(jié)點的設(shè)計中，藍牙模塊通過UART接口與處理器相連接。IO0、IO1、IO2引腳接LED燈，用來指示藍牙模塊與其他藍牙設(shè)備進行尋呼、連接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)。藍牙模塊的其他引腳在本節(jié)點設(shè)計中未涉及，故予以省略。藍牙模塊的連接原理圖如圖6所示。

　　結(jié) 語

　　實際應(yīng)用表明，TMP275芯片具有很高的性能，利用它可以很好地實現(xiàn)預(yù)期的設(shè)計功能，而且操作簡單。利用主控處理器和多片TMP275也很容易構(gòu)成一個其他的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，且能得到很高的測試精度。目前，基于溫度傳感器TMP275和藍牙技術(shù)的家庭環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)調(diào)試完畢，運行性能良好。