基于12C總線(xiàn)接口的智能溫度傳感器TMPl01的設計

　　TMPl01是TI公司生產(chǎn)的基于I2C串行總線(xiàn)接口的低功耗、高精度智能溫度傳感器,其內部集成有溫度傳感器、A/D轉換器、I2C串行總線(xiàn)接口等。寬泛的溫度測量范圍和較高的分辨率使其廣泛應用于多領(lǐng)域的溫度測量系統、多路溫度測控系統以及各種恒溫控制裝置。TMPl01具有以下性能特點(diǎn):

　　1)帶有I2C總線(xiàn),通過(guò)串行接口(SDA,SCI)實(shí)現與單片機的通信,其I2C總線(xiàn)上可掛接3個(gè)TMPl01器件,構成多點(diǎn)溫度測控系統。

　　2)溫度測量范圍為－55％~125℃,9～12位A/D轉換精度,12位A/D轉換的分辨率達0.0625~C。被測溫度值以符號擴展的16位數字量方式串行輸出。

　　3)電源電壓范圍寬(＋2.7 V～＋5.5 V),靜態(tài)電流小(待機狀態(tài)下僅為O.1μA)。

　　4)內部具有可編程的溫度上、下限寄存器及報警(中斷)輸出功能,內部的故障排隊功能可防止因噪聲干擾引起的誤觸發(fā),從而提高溫控系統的可靠性。

2 TMPl01引腳功能和內部結構

2.1 TMPl01引腳功能

　　TMPl01硬件連接簡(jiǎn)便,運行時(shí)除了SDA、SCI．和ALERT線(xiàn)上需要加上拉電阻外不需外接器件．TMPl01采用SOT23-6封裝,引腳排列如圖1所示,引腳功能如下：

SCL:串行時(shí)鐘輸入端;
GND:接地端;
ALERT:總線(xiàn)報警(中斷)輸出端，漏極開(kāi)路輸出;
V+：電源端;
ADD0:I2C總線(xiàn)的地址選擇端;
SDA:串行數據輸入/輸出端。電源與接地端之間接有一只0.1μF的耦合電容。

2.2 TMPl01內部結構

　　TMP101內部結構框圖如圖2所示,TMP101內部含有二極管溫度傳感器、△-∑型A/D轉換器、時(shí)鐘振蕩器、控制邏輯、配置寄存器、溫度寄存器以及故障排隊計數器。TMP101首先通過(guò)內部溫度傳感器產(chǎn)生一個(gè)與被測溫度成正比的電壓信號,再通過(guò)12位△-∑型A/D轉換器將電壓信號轉換為與攝氏溫度成正比的數字量并存儲在內部的溫度寄存器中。該器件根據用戶(hù)在溫度上下限寄存器中設定的THIGH和TLOW,通過(guò)溫度窗口比較器決定是否啟動(dòng)報警輸出。系統上電后器件處于缺省狀態(tài),其溫度報警缺省閾值為:上限溫度THIGH=80℃溫度TLOW=75℃。

3 TMP101工作原理

　　TMPl01的I2C總線(xiàn)串行數據接口線(xiàn)SDA和串行時(shí)鐘接口線(xiàn)SDA由主控制器控制．主控制器作為主機,TMP101作為從機并支持12C總線(xiàn)協(xié)議的讀／寫(xiě)操作命令。首先通過(guò)主控制器對其進(jìn)行地址設定。使主控制器對掛接在總線(xiàn)上的TMP1O1進(jìn)行地址識別。為了能夠正確獲取TMP101內部溫度寄存器中的溫度值數據,要通過(guò)I2C總線(xiàn)對TMP101內部相關(guān)寄存器寫(xiě)相應的數據,設定溫度轉換結果的分辨率、轉換時(shí)間、報警輸出的上、下限溫度值以及工作方式等．也就是對TMPl01內部的配置寄存器、上限溫度寄存器和下限溫度寄存器進(jìn)行初始化設置。

3.1 TMP1O1的地址設置

　　根據12C串行總線(xiàn)規范,TMP1O1有一個(gè)7位的從器件地址碼,其有效位為"10010",其余兩位根據引腳ADD0接地、懸空和接電源端的不同分別設置為"00"、"01"、"10"。一條I2C總線(xiàn)上可掛接3個(gè)TMPl01器件。

3.2 TMP101內部寄存器

　　TMP101的功能實(shí)現和工作方式主要是由內部5個(gè)寄存器確定,如圖3所示,這些寄存器分別是地址指針寄存器、溫度寄存器、配置寄存器、上限溫度(TL)寄存器和下限溫度(TH)寄存器。后4個(gè)寄存器均屬于數據寄存器。

　　地址指針寄存器為8位可讀/寫(xiě)寄存器,內部存儲了要讀寫(xiě)的其余4個(gè)數據寄存器的地址,在讀寫(xiě)操作中。通過(guò)設定地址指針寄存器的內容確定要訪(fǎng)問(wèn)的寄存器。在8位數據字節中,前6位全部設置為0,后2位用于選擇寄存器,后2位P0、P1的值與選擇的寄存器關(guān)系如表l所列。