基于PWM模式輸出的溫度傳感器的測溫系統
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TMP04是ADI公司生產(chǎn)的一款低功耗、高精度、寬動(dòng)態(tài)輸入范圍的PWM模式輸出的數字式溫度傳感器。TMP04是三端單線(xiàn)式器件，其總體功能框圖如圖1所示，測量結果以PWM編碼式數字脈沖信號在DOUT引腳輸出，輸出信號的占空比與所測溫度成正比，其輸出編碼格式以及具體的溫度計算公式如圖2所示。其中，T1一般為10ms，最大不趕12ms，T2隨著(zhù)溫度的變化而變化，輸出不同占空比的數字脈沖信號時(shí)表示不同的溫度.
TMP04內部含有一個(gè)由輸入采樣器、模擬求和器、積分器、比較器、1位DAC以及數字濾波器構成的∑-Δ型模數轉換器，如圖3所示。該模數轉換器具有分辨率高、線(xiàn)性度好、抗混疊哭聲和量化噪聲能力強等諸多優(yōu)點(diǎn)，非常適用于數字式溫度傳感器等微傳感系統。由于∑-Δ型模數轉換器的作用，TMP04的最大功耗不超過(guò)6.5mW，全程線(xiàn)性誤差只有0.5℃，穩定性非常高。同時(shí)TMP04的動(dòng)態(tài)輸入范圍比較大，精度也比較高，在-25℃～125℃溫度范圍內誤差僅為1.5℃。TMP04還有一個(gè)與其結構、功能很類(lèi)似的同類(lèi)產(chǎn)品TMP03，二者唯一的區別就是TMP03的輸出級采用集電極開(kāi)路電路，輸出電流可達5mA，驅動(dòng)能力強，可驅動(dòng)光耦實(shí)現遠程測溫，接入單片機時(shí)需要外接上拉電阻，而TMP04的輸出級采用互補型MOSFET電路，其輸出電平與COMS/TTL電路兼容，可直接接入單片機。
3 軟件設計
由PWM編碼的原理可知，要測出PWM數字脈沖信號所攜帶的溫度信號，只要檢測出數字脈沖信號的占空比即可，以PIC18系列為例，一個(gè)單片機有9個(gè)不同的端口(2個(gè)CCP模塊端口、4個(gè)RB電平變換中斷端口、3個(gè)外部中斷INT端口)，可以測出TMP04的輸出溫度，這為PWM編碼式溫度數字傳感器提供了相當靈活的接口方式和更為廣闊的應用空間。
3.1 由CCP模塊的捕捉功能實(shí)現
捕捉/比較/脈寬調制CCP模塊是PIC單片機特有的外圍功能模塊，它與TMR1和TMR2配合使用實(shí)現輸入捕捉、輸出比較和脈寬調制輸出等功能。其中輸入捕捉模式用于測量引腳輸入信號的周期、頻率、脈寬、信號的到達時(shí)刻以及消失時(shí)刻等。結合TMP04輸出信號的特點(diǎn)，可以利用CCP模塊分別測量出TMP04輸出信號的高電平脈寬T1和低脈寬T2，然后間接算出信號的占空比，從而得到TMP04輸出的溫度信息。詳細的程序流程圖如圖4所示。
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