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溫度傳感器原理圖

作者: 時(shí)間:2013-01-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

原理圖

數(shù)字AD7416及其應(yīng)用

  AD7416 是美國模擬器件公司(ADI)出品的單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)集成電路。其內(nèi)部包含有帶隙溫度和10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器,可將感應(yīng)溫度轉(zhuǎn)換為0.25℃量化間隔的數(shù)字信號(hào),以便用來與用戶設(shè)置的溫度點(diǎn)進(jìn)行比較。AD7416片內(nèi)寄存器可以進(jìn)行高/低溫度門限的設(shè)置當(dāng)溫度超過設(shè)置門限時(shí),過溫漏級(jí)開路指示器(OTI)將輸出有效信號(hào)。另外,可以通過I2C接口對(duì)AD7416的內(nèi)部寄存器進(jìn)行讀/寫操作,最多可允許8片AD7416掛接在同一個(gè)串行總線上。該溫度傳感器可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的環(huán)境溫度監(jiān)測、工業(yè)過程控制、電池充電以及個(gè)為計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)。

1 基本特性與引腳功能溫度傳感器原理圖

AD AD7416具有如下基本特性:

●工作電壓范圍為+2.7V~+5.5V;

●測溫范圍為-55℃~+125℃;

●具有10位數(shù)字輸出溫度值,分辨率為0.25℃;

●精度為±2℃(-25℃~+100℃)和±3℃(-55℃~+125℃);

●轉(zhuǎn)換時(shí)間為15~30μs,更新速率為400μs;

●帶有過溫漏級(jí)開路指示器(OTI);

●具有I2C兼容的串行接口和可選的串行總線地址;

●具有低功耗關(guān)閉模式(典型值為0.2μA);

●可用來升級(jí)替換LM75。

AD7416采用8腳表面貼SO和8腳小型SOIC封裝形式,圖1所示為AD7416的引腳排列圖,各引腳功能如表1所列。

表1 AD7416引腳功能

引 腳符 號(hào)

功 能 描 述

1SDA串行數(shù)據(jù)輸入、輸出端
2SCL時(shí)鐘信號(hào)輸入端
3OTI過溫漏級(jí)開路輸出端
4GND接地端
5A2串行總線地址輸入端
6A1串行總線地址輸入端
7A0串行總線地址輸入端
8VDD電源端

2 工作原理

AD7416的內(nèi)部功能框圖如圖2所示。它的片內(nèi)帶隙溫度傳感器可按預(yù)先設(shè)置的工作方式對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量,并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字量存入到溫度值寄存器中(地址00H),其環(huán)境溫度與輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系如表2所列。

表2 環(huán)境溫度與輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系

環(huán) 境 溫 度二進(jìn)制數(shù)字輸出
-50℃11 0011 1000
-25℃11 1001 1100
-0.25℃11 1111 1111
0℃00 0000 0000
+0.25℃00 0000 0001
+10℃00 0010 1000
+25℃00 0110 0100
+50℃00 1100 1000
+75℃01 0010 1100
+100℃01 1001 0000
+125℃01 1111 0100

AD7416預(yù)先設(shè)置的工作方式分兩種:

●自動(dòng)測溫方式。在這種方式下,AD7416每隔400μs對(duì)環(huán)境溫度測量一次,每次的量化轉(zhuǎn)換時(shí)間為15~30μs,其余時(shí)間芯片則自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài);

D7 D6 D5D4 D3D2D1D0
通道選擇故障排隊(duì)OTI輸出極性比較/中斷工作方式

●低功耗方式。這種方式通常應(yīng)用在測溫頻率較低的場合。當(dāng)用戶需要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行測量時(shí),可通過I2C串行接口總線來寫入操作命令,此時(shí),芯片將由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入測溫狀態(tài)。當(dāng)溫度量化轉(zhuǎn)換結(jié)束后,芯片將重新轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。溫度傳感器原理圖

AD7416內(nèi)部的配置寄存器(地址01H)為8位讀/寫寄存器,可用于設(shè)置操作方式,其格式為:

配置寄存器各部分的功能如下:

●D7~D5始終設(shè)置為000;

●D4和 D3用于設(shè)置故障排隊(duì)長度,以防止測溫系統(tǒng)在受到干擾時(shí)錯(cuò)誤地觸發(fā)過溫指示器(OTI),故障排隊(duì)長度可分別設(shè)置為1、2、4和6次;

●D2用于設(shè)置OTI的輸出極性。0表示低電平輸出,1表示高電平輸出;

●D1 用于設(shè)置OTI的工作方式。0表示采用比較方式工作,即當(dāng)環(huán)境溫度超過TOTI時(shí)觸發(fā)OUT輸出,其輸出電平一直保持到環(huán)境溫度降至THYST;1表示采用中斷方式工作,即當(dāng)環(huán)境溫度超過TOTI的觸發(fā)OTI輸出,其輸出電平將一直保持到下一次讀操作,而在這期間,即使環(huán)境溫度降到THYST,輸出電平也不翻轉(zhuǎn);

●D0用于設(shè)置工作方式。0表示采用自動(dòng)測溫方式,1表示采用低功耗方式。

THYST溫度點(diǎn)寄存器(地址02H)和TOTI溫度點(diǎn)寄存器(地址03H)均是16位讀/寫寄存器,分別用于設(shè)置低端和高端溫度點(diǎn)的門限值,所設(shè)數(shù)值以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存入高9位,其余位置0。
溫度傳感器原理圖

  AD7416采用I2C串行總線和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來實(shí)現(xiàn)同外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸過程中AD7416作為從器件通過數(shù)據(jù)輸入/輸出線SDA以及時(shí)鐘信號(hào)線SCL與總線相連。其傳輸時(shí)序如圖3所示。當(dāng)SCL保持高電平時(shí),SDA從高電平到低電平的跳變?yōu)閿?shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始信號(hào),隨后傳送AD7416的地址信息的讀/寫控制位。其地址信息的格式為:100A2A1A0R/W。

根據(jù)A2A1A0的不同編碼,最多可允許8片AD7416掛接同一個(gè)串行總線上。讀/寫控制位為1時(shí),表示對(duì)AD7416進(jìn)行讀操作,為0時(shí),則表示進(jìn)行寫操作。當(dāng)每個(gè)字節(jié)傳送結(jié)束時(shí),必須在收到接收數(shù)據(jù)一方的確認(rèn)信號(hào)(ACK)后方可開始下一步的操作。然后在地址信息和讀/寫控制位之后傳送片內(nèi)寄存器地址和數(shù)據(jù)。最后,在SCL保持高電平的情況下,當(dāng)SDA從低電平跳變到高電平時(shí)將終止數(shù)據(jù)的傳輸操作。

3 應(yīng)用實(shí)例

AD7416在每次上電時(shí)的默認(rèn)參數(shù)如下:

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