基于MC74型電路的無(wú)線(xiàn)數字溫度傳感器

2 MC74的特點(diǎn)
圖1示出MC74的2種封裝形式。圖2示出MC74的內部結構。：MC74的特性如下：
數字溫度傳感功能；
兩種封裝．即SOT一23型或TO一220型封裝；
輸出溫度為一個(gè)8位的數字；
簡(jiǎn)單的SM總線(xiàn)，12C串行接口；
固態(tài)(PN結型)溫度傳感；
高精度、+25C至+85C時(shí)，最高精度為2C；0C至+125C時(shí)，最高精度為：3C；
電源電壓范圍為2．7V一5．5V；
低功耗，工作電流典型值為200μA；待機典型電流值為5μA。
表1列出了MC74的引腳功能。

3 MC74的工作原理
MC74的內部結構如圖2所示。它從固態(tài)(PN結)傳感器獲得溫度并將其轉換成數字信號．其溫度分辨率為1C。它將轉換后的溫度數字信號存儲在內部寄存器中，再通過(guò)串行端口讀取。系統接口是一個(gè)主從式的SM總線(xiàn)／I2C端口，通過(guò)該接口可在任何時(shí)候讀取溫度數據。MC74總共有8個(gè)可編程的SM總線(xiàn)／I2C地址?？梢酝瑫r(shí)使用多傳感器配置，即在一個(gè)控制系統中同時(shí)最多可連接8個(gè)類(lèi)似MC74傳感器，而且在溫度獲取暫停時(shí)電路會(huì )進(jìn)入低功耗等待方式。

3．1 MC74的低功耗等待方式
在得到MC74允許后。主機可將其置為低功耗(IDD=5μA典型值)等待方式，在這種方式中，A／D轉換器被中止，溫度數據寄存器被凍結，但SM總線(xiàn)／I2C端口還在正常運行。通過(guò)設置配置寄存器CONFIG中的SHDN位，可使MC74處于低功耗等待方式：即SHDN=0時(shí)為正常方式；SHDN=l時(shí)為低功耗等待方式。

3．2 MC74的SM總線(xiàn)/I2C從地址
MC74經(jīng)內部編程設定有一個(gè)默認的SM總線(xiàn)，I2C地址為1001101，其他的7個(gè)地址可由用戶(hù)自行設定。圖3示出MC74的讀、寫(xiě)及接收數據的格式。

3．3 MC74的串行端口操作
通過(guò)串行時(shí)鐘輸入端口SCLK和2線(xiàn)雙向串行端口的雙向數據端口SDA可對MC74進(jìn)行編程和訪(fǎng)問(wèn)。所有數據傳輸都在主從式結構中主機的控制下進(jìn)行．通常是由CPU或微控制器充當主機，主機為所有傳輸提供時(shí)鐘信號。MC74通常作為主從式結構中的從機工作。在串行協(xié)議通信中，所有數據傳輸有兩個(gè)階段且所有字節先傳輸最高有效位。訪(fǎng)問(wèn)由一個(gè)開(kāi)始(START)條件發(fā)起，接著(zhù)是一個(gè)器件地址字節和一個(gè)或多個(gè)數據字節，器件地址字節包括一個(gè)讀，寫(xiě)選擇位，每一次訪(fǎng)問(wèn)必須以一個(gè)停止(STOP)條件終止．應答(ACK)確認每一個(gè)字節的接收．只有在SCLK為低電平時(shí)SDA才能改變．當SCLK為高電平時(shí)SDA的改變將作為開(kāi)始(START)和停止(STOP)條件。MC74的溫度與二進(jìn)制值的關(guān)系如表2所示。

3．4 MC74的8位只讀溫度寄存器
該寄存器中的二進(jìn)制值(二進(jìn)制的補碼)代表一個(gè)交換周期后機載傳感器的溫度，在一次交互方式后寄存器中的數據會(huì )自動(dòng)被更新，溫度數據寄存器中每個(gè)單元的值代表1℃，該值采用二進(jìn)制的補碼運算，所以，一個(gè)00000000b的讀數相當于OC。

4 MC74溫度傳感器的應用
4．1 由MC74組成的無(wú)線(xiàn)數字溫度傳感器
圖4示出由MC74組成的無(wú)線(xiàn)數字溫度傳感器發(fā)送端的電路原理。圖中，Ul是PIC系列單片機PICl2C509AG，U2是MC74．發(fā)射器是以PICl2C509AG為基礎的．由：PICl2C509AG驅動(dòng)一個(gè)環(huán)型天線(xiàn)，天線(xiàn)蝕刻在發(fā)射器的電路板上。即由標準的PICl2C509AG，加上一個(gè)433MHz的ASK發(fā)射器。PICl2C509AG的RF部分包含一個(gè)晶體振蕩器、一個(gè)完整的鎖相環(huán)、模式控制邏輯及一個(gè)功率放大器。從圖4可以看到，RF部分和PIC微控制器部分在邏輯上是分開(kāi)的，盡管它們駐留在同一個(gè)物理包內。

通常，ASK調制即在脈沖寬度調制模式下交替改變載波的振幅。這里使用的是。Manchesmr編碼方法。根據Manchester編碼(在一個(gè)位的中間，低電平向高電平轉變代表邏輯“0”，在一個(gè)位的中間，高電平向低電平轉變代表邏輯“1”)，這樣就產(chǎn)生了同步位流．帶有編碼的時(shí)鐘信號，不在位界進(jìn)行物理轉換．而是在每個(gè)位時(shí)間的中間進(jìn)行邏輯轉換。

打開(kāi)電源．發(fā)射器在大部分的時(shí)間內都處于休眠狀態(tài)以節省電能。工作時(shí)，PICl2C509AG部分使用I2C總線(xiàn)讀MC74。假如溫度有變化，新的溫度將會(huì )被發(fā)送。發(fā)射器上有兩個(gè)按鈕。這些按鈕用來(lái)喚醒發(fā)射器設置狀態(tài)ID，生成測試音頻或開(kāi)始傳送目前的溫度和發(fā)射器開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當SWl被按下，發(fā)射器代碼被設置為自動(dòng)改變發(fā)射器的狀態(tài)ID。同時(shí)，因為每個(gè)MC74有一個(gè)永久的12C地址。這個(gè)地址取決于感應器的序號，發(fā)射器代碼使用12C信號自動(dòng)決定當前板載MC74上的I2C地址。

4．2 發(fā)送端數據發(fā)送的部分程序代碼
發(fā)射器發(fā)射的信息包內含有32位的報頭、4位的同步格式和32位的數據。數據域包含狀態(tài)ID(8位)、溫度(8位)、傳感器類(lèi)型(4位)、信息類(lèi)型(2位)、按鈕狀態(tài)(2位)和檢驗(8位)。每次調用發(fā)射事件時(shí)，這一整套信息被連續發(fā)送3次。下面是MC74型傳感器的發(fā)送端數據發(fā)送的一段程序代碼：

5 結束語(yǔ)
MC74非常適合于低成本和小型化應用。如電腦的硬盤(pán)驅動(dòng)器或PC的其他外圍設備的熱保護，同時(shí)也適合于那些要求不太苛刻的溫度測量與控制系統。在上述無(wú)線(xiàn)數字溫度傳感器的嵌入式系統PICl2C509AG中．如果能嵌入Internet無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議，則可由它們組成一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。