溫度傳感器TMP275在家庭環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用

　　4 TMP275的工作方式與串行接口

　　4.1 工作方式

　　正常工作方式下，當(dāng)所采集的溫度在上下限溫度之外時(shí)，TMP275會(huì)依據(jù)配置寄存器中的TM狀態(tài)來決定器件是工作在比較模式還是中斷模式。當(dāng)器件工作在比較模式，且所采集的溫度連續(xù)n次(參數(shù)n為由F0、F1決定的連續(xù)錯(cuò)誤數(shù))等于或大于THIGH時(shí)，比較器激活A(yù)LERT告警輸出，提醒主機(jī)當(dāng)前工作溫度不正常；只有當(dāng)溫度連續(xù)n次低于TLOW時(shí)，ALERT信號(hào)才恢復(fù)正常。正常工作時(shí)，默認(rèn)方式為比較模式。當(dāng)器件工作在中斷模式，且所采集的溫度連續(xù)n次在上下限溫度之外時(shí)，比較器都會(huì)激活A(yù)LERT報(bào)警輸出；只有在對(duì)寄存器進(jìn)行操作或者器件在關(guān)斷模式下時(shí)，ALERT信號(hào)才會(huì)恢復(fù)正常，此種模式下可以進(jìn)行系統(tǒng)的耐溫測(cè)試。

　　另外，器件還有節(jié)能的關(guān)斷模式。如果選擇該模式，當(dāng)前的溫度轉(zhuǎn)換結(jié)束后，器件會(huì)自動(dòng)關(guān)斷，此時(shí)電流消耗只有1μA。只有向配置寄存器的OS位寫1，才可以開啟下一次溫度轉(zhuǎn)換。該模式由配置寄存器的SD數(shù)據(jù)位來設(shè)定。

　　4.2 串行接口

　　TMP275的兩線數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL兼容I2C協(xié)議，而且只能作為從器件。它支持快速模式(1～400kHz)和高速模式(1 kHz～3.4 MHz)。該器件的地址是由固定的高4位1001以及受控于A0、A1、A2的低3位決定。

　　4.2.1 I2C總線綜述

　　初始化傳輸?shù)脑O(shè)備稱為“主設(shè)備”，受主設(shè)備控制的是“從設(shè)備”。主設(shè)備產(chǎn)生串行時(shí)鐘(SCL)，控制總線接入，以及產(chǎn)生啟動(dòng)(START)和停止(STOP)條件。只有在總線不忙時(shí)，才可以傳送數(shù)據(jù)。在傳送期間，時(shí)鐘信號(hào)線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA必須保持不變；只有在啟動(dòng)／停止信號(hào)到來后，數(shù)據(jù)線SDA才能改變。

　　TMP275作為從設(shè)備，只有接收到啟動(dòng)信號(hào)后，芯片才開始工作。若接收到的地址無誤，則發(fā)出一個(gè)確認(rèn)信號(hào)，并根據(jù)R／W位的狀態(tài)進(jìn)行讀／寫操作。當(dāng)停止信號(hào)到來后，所有工作結(jié)束。

　　4.2.2從設(shè)備接收模式

　　接收模式下，主設(shè)備先向TMP275發(fā)送TMP275的地址信息和狀態(tài)信息(R／W=0)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，寫入地址指針寄存器。下一個(gè)字節(jié)或者幾個(gè)字節(jié)再依據(jù)指針寄存器的內(nèi)容寫入相應(yīng)的寄存器。對(duì)于每一個(gè)成功接收到的數(shù)據(jù)，TMP275都將發(fā)送確認(rèn)信息。主設(shè)備通過發(fā)送停止信號(hào)而終止數(shù)據(jù)傳輸。

　　4.2.3從設(shè)備發(fā)送模式

　　發(fā)送模式下，主設(shè)備先向TMP275發(fā)送TMP275的地址信息和狀態(tài)信息(R／W=1)，然后讀取由地址指針寄存器指定的數(shù)據(jù)。對(duì)于每一個(gè)成功接收到的數(shù)據(jù)，TMP275都將發(fā)送確認(rèn)信息。主設(shè)備通過發(fā)送停止信號(hào)而終止數(shù)據(jù)傳輸。

　　5 TMP275在家庭環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用

　　5.1 節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)介

　　本文的討論是以基于藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)的家庭環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)為平臺(tái)，介紹溫度傳感器TMP275在環(huán)境監(jiān)控中的具體應(yīng)用。該節(jié)點(diǎn)包括處理器、藍(lán)牙模塊、溫度傳感器TMP275和電源4部分，如圖4所示。

　　5.2 處理器部分和溫度傳感器部分

　　節(jié)點(diǎn)處理器選用AVR單片機(jī)ATmega128。它是基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS微處理器。由于其先進(jìn)的指令集及單周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega128的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS／MHz，從而緩解了系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。

　　ATmega 128提供一種兼容于I2C的TWI總線接口，因此TMP275的SDA和SCL引腳可以直接與處理器的引腳相連，另外還需接上拉電阻。TMP275的報(bào)警輸出方式設(shè)置為低電平輸出，接有上拉電阻。A0、A1和A2全部接低電平，這樣TMP275器件的寫地址為0x90，讀地址為0x91。TMP275的連接原理圖如圖5所示。

　　5.3 藍(lán)牙模塊部分

　　藍(lán)牙模塊選用CSR公司的BlueCore02-External藍(lán)牙芯片。此芯片是一個(gè)單一芯片無線電和基帶鏈路控制器的Bluetooth 2.4 GHz系統(tǒng)，采用0.18 μm CMOS技術(shù)，集成了射頻、基帶、帶有全部集成藍(lán)牙協(xié)議棧的MCU以及收發(fā)器。

　　在本節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，藍(lán)牙模塊通過UART接口與處理器相連接。IO0、IO1、IO2引腳接LED燈，用來指示藍(lán)牙模塊與其他藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行尋呼、連接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)。藍(lán)牙模塊的其他引腳在本節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中未涉及，故予以省略。藍(lán)牙模塊的連接原理圖如圖6所示。

　　結(jié) 語

　　實(shí)際應(yīng)用表明，TMP275芯片具有很高的性能，利用它可以很好地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)功能，而且操作簡(jiǎn)單。利用主控處理器和多片TMP275也很容易構(gòu)成一個(gè)其他的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，且能得到很高的測(cè)試精度。目前，基于溫度傳感器TMP275和藍(lán)牙技術(shù)的家庭環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)調(diào)試完畢，運(yùn)行性能良好。