1、10位低功耗數字溫度傳感器的應用武漢力源電子股份有限公司應用推廣部（430079） 蘇亦雄摘  要  采用10位低功耗數字溫度傳感器進行溫度測控，可大大簡化設計方案，系統性能也更加穩定。重點介紹這種傳感器的結構和使用。關鍵詞  數字溫度傳感器     OTI輸出    故障排隊1 概述AD公司生產的數字溫度傳感器，內部包括一個帶隙溫度傳感器和一個10位A/D轉換器，精度可達0.25，是LM75的升級替換產品。可廣泛應用于個人計算機、電子測試設備、辦公設備、家用電器、過程控制等場合。該系列有：AD7414、

2、AD7415、AD7416、AD7814等四種型號，它們的工作原理相同，主要參數見表1，引腳排列如圖1所示，引腳說明見表2。表1 主要參數型 號AD7414AD7415AD7416AD7814接口方式I2C /SM BUSSPI / DSP溫度測量范圍55125408540855512555125超溫指示有無有無省電工作方式無有最大并聯數381工作電壓2.75.5V轉換時間400s封裝SOT-23SOT-23SO-8/RM-8SOT-23/uSOIC圖1 引腳圖圖2 AD7416功能框圖2 器件主要組成    以AD7416為例，器件功能框圖如圖2所示。由帶隙溫度

3、傳感器、10位A/D轉換器、溫度寄存器、可設點比較器、故障排隊計數器等組成。2.1 帶隙溫度傳感器和10位A/D轉換器    傳感器將溫度轉換成電壓，再由A/D轉換器轉換成10位數字量送溫度值寄存器。A/D轉換器的一次轉換時間約400s。2.2 溫度值寄存器    溫度值寄存器是一個16位只讀寄存器，它的高10位D15D6由A/D轉換器送來的數字量以補碼格式儲存，低6位D5D0未用，如表3所示。    溫度數據格式見表4（小數點在D8、D7之間）。該表中顯示了A/D轉換器的全部理論范圍128至+127。實

4、際應用中，溫度的測量范圍將取決于器件的正常工作溫度范圍，表中所列的數據為理論工作范圍中的一些典型值。表2 引腳說明引腳名稱說 明GND電源地AS邏輯輸入,從三個I2C地址中選其一的地址輸入VDD正電源電壓，2.75.5VSCL串行總線時鐘OTI超溫掉電輸出（漏極開路）SDA數字I/O。雙向數據串行總線，漏極開路輸出A2A0串行總線地址可編程的低3位DIN串行數據輸入SCLK串行時鐘輸入片選輸入DOUT串行數據輸出表3 溫度值寄存器D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D0B9B8B7B6B5B4B3B2B1B0未用2.3 可設點比較器    它對

5、實際測量溫度與預先設定的高（TOTI ）和低（THYST ）門限（寄存在圖2中所示的上、下限寄存器中）進行比較，并在超溫指示輸出端（OTI）輸出一個指示信號。OTI輸出端需一個外部上拉電阻，通常為10k。    圖3是一簡單的風扇控制器，當溫度超過80時它將接通冷卻風扇，而在溫度降到75時關斷風扇。2.4 故障排隊計數器    為了避免在噪聲環境下的誤觸發，器件提供了一個故障排隊計數器。例如，如果故障排隊設置為4，則必須連續4次的測量溫度大于TOTI（或小于THYST），OTI才輸出有效。任何打斷了這種持續的讀操作將復位故障排隊計數器

6、，所以如果有三次讀數大于TOTI，接著有一次讀數小于TOTI，則故障排隊計數器將被復位而不會觸發OTI。3 使用方法3.1 數字溫度傳感器的安裝數字溫度傳感器可用于表面或空氣溫度檢測。如用熱傳導的粘合劑將器件粘附在一個表面上，則管芯溫度與表面溫度之差大約在0.2之內。當環境空氣溫度與被測量的表面溫度不同時，應將器件的背面和引線與空氣隔離。接地引腳是通向管芯的最主要的熱量路徑，必須保證接地引腳也與被測溫的表面有良好的熱接觸。數字溫度傳感器封裝的小型化使其可以被安裝在密封的金屬探頭中進行溫度測量。3.2 器件地址    AD7814的地址由其片選信號決定； 

7、   AD7416的地址由A0、A1、A2決定，地址格式為：1001 A2A1A0 R/W；    AD7414和AD7415的地址見表5。3.3 多個數字溫度傳感器的系統    D7416串行地址的低3位可以由用戶設置，允許從1001000至1001111共8個地址中選擇。圖4示出了有8個AD7416接到一個串行總線的系統，它們的OTI輸出“線與”，形成一個公共的中斷請求線。表4 溫度值寄存器溫度數字量輸出12810 0000 000012510 0000 110010010 0111 00007510 1101

8、 01005011 0011 10002511 1001 11000.2511 1111 1111000 0000 0000+0.2500 0000 0001+100 0001 01000+250 0011 00100+500 0110 01000+750 1001 01100+1000 1100 10000+1250 1111 10100+1270 1111 11100圖3 風扇控制器表5 AD7414/AD7415的地址器件型號AS引腳連接方式器件地址AD7414.0Floal1001 000AD7414.0GND1001 001AD7414.0VDD1001 010AD7414.1Flo

9、al1001 100AD7414.1GND1001 101AD7414.1VDD1001 110                                        圖4   8個

10、AD7416并聯圖5 評估電路4 應用實例    硬件原理圖見圖5。這是一個評估電路，可同時安裝三片數字溫度傳感器:AD7414、AD7416、AD7814,軟件輪流顯示各器件所測得的環境溫度，并模擬OTI輸出，用LED指示。現作如下幾點說明：    （1）各器件的地址不同，而SDA、DOUT引線可直接相連；AD7414、AD7416的OTI輸出線與（低電平有效），現作超限報警指示。    （2）因溫度的慣性系數較大，可采用簡便有效的移動平均法、中值法、低通濾波法等進行軟件濾波。在實際應用中，可邊采樣，邊

11、計算其平均值，以其平均值作為溫度采樣值。采樣次數為816次即可。    （3）本系統采用LCM103液晶模塊作溫度顯示，X25045作上電復位及看門狗用。    （4）AD7414、AD7416、AD7814的溫度數據采樣參考程序如下：；偽定義ADCHEQU32H；采樣值高字節ADCLEQU31H；采樣值低字節ADCNUMEQU30H；采樣次數ADCSBITP1.5；AD7814片選ADSCLKBITP1.1；AD7814時鐘ADDOUTBITP1.7；AD7814數據輸出ADSCLBITP1.1；AD7416時鐘ADSDABITP1

12、.7；AD7416數據I/O······；程序初始化······；AD7814的采樣參考程序SAMPLE78:MOVADCNUM, #8 ;采樣8次SE078:CLRADCS ;選中AD7814MOVR7, #16 ;產生16個取數脈沖MOVADCH, #0 ;A/D值高字節MOVADCL, #0 ;A/D值低字節SE178:CLRADSCLKNOPNOPJBADDOUT, SE178SE378:CLRADSCLKNOPNOPMOVC, ADDOUTMOVA, ADCLRLC

13、AMOVADCL, AMOVA, ADCHRLCAMOVADCH, ASETBADSCLKNOPNOPDJNZR7, SE378SETBADCS······；進行數據處理DJNZADCNUM, SE078RET；AD7416的采樣參考程序；AD7414、AD7415與AD7416相似，但地址不同。SAMPLE74:MOVADCNUM, #8 ；連續采樣8次SE074：MOVR6, #9EH ；片選AD7416的地址寫操作MOVR5, #1 ；選中配置寄存器MOVR4, #18H ；給配置寄存器賦值LCALLWRCOM ；三字節的寫操作

14、MOVR6，#10011110BMOVR5，#3 ；選中溫度上限寄存器MOVR4，#40H ；上限溫度=64LCALLWRCOMMOVR6，#10011110BMOVR5，#2 ；選中溫度下限寄存器MOVR4，#20H ；上限溫度=32LCALLWRCOMMOVR6，#10011110BMOVR5，#0 ；選中溫度寄存器MOVWREXE ；兩字節的寫操作MOVDATA1，#10011111B ；片選AD7416，讀操作LCALLRDCOM······    ；數據處理DJNZADCNUM，SE074 ；采

15、樣未完，返回WRCOM：LCALLBEGIN ；三字節的寫操作MOVDATA1，R6LCALLOUTBYTE ；輸出字節MOVDATA1，R5LCALLOUTBYTEMOVDATA1，R4LCALLOUTBYTELCALLSTOPRETWREXE：LCALLBEGIN ；兩字節的寫操作MOVDATA1，R6LCALLOUTBYTEMOVDATA1，R5LCALLOUTBYTELCALLSTOPRETRDCOM：LCALLBEGIN ；讀操作LCALLOUTBYTELCALLINBYTE ；輸入字節MOVADCH，DATA1LCALLNACK ；MCU使ADSDA數據線變為低電平LCALLINB

16、YTEMOVADCL，DATA1LCALLACK ；MCU使ADSDA數據線變為高電平LCALLSTOPRETOUTBYTE:MOVR7,#8 ;輸出字節OE1：MOVA，DATA1RLCAMOVADSDA，CMOVDATA1，ALCALLCLOCKDJNZR7，OE1LCALLACK ；AD7416產生應答RETINBYTE：SETBADSDA ；輸入字節MOVR7，#8INE1：LCALLCLOCKMOVA，DATA1RLCAMOVDATA1，ADJNZR7，INE1RETNACK：CLRADSDA ；AD7416無應答LCALLCLOCK ；ADSDA數據線為0，一個時鐘脈沖之后，ADSDA為1RETACK：SETBADSDA ；AD7416有應答LCALLCLOCK ；ADSDA為1，一個時鐘脈沖之后，ADSDA為0RETSTOP：CLRADSDA ；產生停止信號SETBADSCLNOPNOPNOPNOPSETBADSDARETBEGI