合肥工业大学电气与自动化工程学院 顾威,陈梅,李鑫1 概述

    tmpl01是ti公司生产的基于i2c串行总线接口的低功耗、高精度智能温度传感器,其内部集成有温度传感器、a/d转换器、i2c串行总线接口等。宽泛的温度测量范围和较高的分辨率使其广泛应用于多领域的温度测量系统、多路温度测控系统以及各种恒温控制装置。tmpl01具有以下性能特点:

    1)带有i2c总线,通过串行接口(sda,sci)实现与单片机的通信,其i2c总线上可挂接3个tmpl01器件,构成多点温度测控系统。

    2)温度测量范围为－55％~125℃,9～12位a/d转换精度,12位a/d转换的分辨率达0.0625~c。被测温度值以符号扩展的16位数字量方式串行输出。

    3)电源电压范围宽(＋2.7 v～＋5.5 v),静态电流小(待机状态下仅为o.1μa)。

    4)内部具有可编程的温度上、下限寄存器及报警(中断)输出功能,内部的故障排队功能可防止因噪声干扰引起的误触发,从而提高温控系统的可靠性。

    2 tmpl01引脚功能和内部结构

    2.1 tmpl01引脚功能

    tmpl01硬件连接简便,运行时除了sda、sci．和alert线上需要加上拉电阻外不需外接器件．tmpl01采用sot23-6封装,引脚排列如图1所示,引脚功能如下：

    scl:串行时钟输入端;

    gnd:接地端;

    alert:总线报警(中断)输出端，漏极开路输出;

    v+：电源端;

    add0:i2c总线的地址选择端;

    sda:串行数据输入/输出端。电源与接地端之间接有一只0.1μf的耦合电容。

    2.2 tmpl01内部结构

    tmp101内部结构框图如图2所示,tmp101内部含有二极管温度传感器、△-∑型a/d转换器、时钟振荡器、控制逻辑、配置寄存器、温度寄存器以及故障排队计数器。tmp101首先通过内部温度传感器产生一个与被测温度成正比的电压信号,再通过12位△-∑型a/d转换器将电压信号转换为与摄氏温度成正比的数字量并存储在内部的温度寄存器中。该器件根据用户在温度上下限寄存器中设定的thigh和tlow,通过温度窗口比较器决定是否启动报警输出。系统上电后器件处于缺省状态,其温度报警缺省阈值为:上限温度thigh=80℃温度tlow=75℃。

    3 tmp101工作原理

    tmpl01的i2c总线串行数据接口线sda和串行时钟接口线sda由主控制器控制．主控制器作为主机,tmp101作为从机并支持12c总线协议的读／写操作命令。首先通过主控制器对其进行地址设定。使主控制器对挂接在总线上的tmp1o1进行地址识别。为了能够正确获取tmp101内部温度寄存器中的温度值数据,要通过i2c总线对tmp101内部相关寄存器写相应的数据,设定温度转换结果的分辨率、转换时间、报警输出的上、下限温度值以及工作方式等．也就是对tmpl01内部的配置寄存器、上限温度寄存器和下限温度寄存器进行初始化设置。

    3.1 tmp1o1的地址设置

    根据12c串行总线规范,tmp1o1有一个7位的从器件地址码,其有效位为"10010",其余两位根据引脚add0接地、悬空和接电源端的不同分别设置为"00"、"01"、"10"。一条i2c总线上可挂接3个tmpl01器件。

    3.2 tmp101内部寄存器

    tmp101的功能实现和工作方式主要是由内部5个寄存器确定,如图3所示,这些寄存器分别是地址指针寄存器、温度寄存器、配置寄存器、上限温度(tl)寄存器和下限温度(th)寄存器。后4个寄存器均属于数据寄存器