溫度傳感器的內部結構淺析

　　隨著科學技術的不斷進步與發(fā)展，溫度傳感器的種類日益繁多，應用逐漸廣泛，并且開始由模擬式向著數字式、單總線式、雙總線式和三總線式方向發(fā)展。而數字溫度傳感器更因適用于各種微處理器接口組成的自動溫度控制系統具有可以克服模擬傳感器與微處理器接口時需要信號調理電路和A/D轉換器的弊端等優(yōu)點，被廣泛應用于工業(yè)控制、電子測溫計、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統中。其中，比較有代表性的數字溫度傳感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等。本文主要介紹了數字溫度傳感器DS1722的特性、使用方法以及它的時序等，并闡述了傳感器DS1722和單片機89C51構成的溫度測量系統。

 

　　DS1722的工作原理

 

　　1、DS1722的主要特點

 

　　DS1722是一種低價位、低功耗的三總線式數字溫度傳感器，其主要特點如表1所示。

 

　　2、DS1722的內部結構

 

　　數字溫度傳感器DS1722有8管腳m-SOP封裝和8管腳SOIC封裝兩種，其引腳排列如圖1所示。它由四個主要部分組成：精密溫度傳感器、模數轉換器、SPI/三線接口電子器件和數據寄存器，其內部結構如圖2所示。

 

　　開始供電時，DS1722處于能量關閉狀態(tài)，供電之后用戶通過改變寄存器分辨率使其處于連續(xù)轉換溫度模式或者單一轉換模式。在連續(xù)轉換模式下，DS1722連續(xù)轉換溫度并將結果存于溫度寄存器中，讀溫度寄存器中的內容不影響其溫度轉換;在單一轉換模式，DS1722執(zhí)行一次溫度轉換，結果存于溫度寄存器中，然后回到關閉模式，這種轉換模式適用于對溫度敏感的應用場合。在應用中，用戶可以通過程序設置分辨率寄存器來實現不同的溫度分辨率，其分辨率有8位、9位、10位、11位或12位五種，對應溫度分辨率分別為1.0℃、0.5℃、0.25℃、0.125℃或0.0625℃，溫度轉換結果的默認分辨率為9位。DS1722有摩托羅拉串行接口和標準三線接口兩種通信接口，用戶可以通過SERMODE管腳選擇通信標準。

 

　　3、DS1722溫度傳感器操作方法

 

　　傳感器DS1722將溫度轉換成數字量后以二進制的補碼格式存儲于溫度寄存器中，通過SPI或者三線接口，溫度寄存器中地址01H和02H中的數據可以被讀出。輸出數據的地址如表2所示，輸出數據的二進制形式與十六進制形式的精確關系如表3所示。在表3中，假定DS1722配置為12位分辨率。數據通過數字接口連續(xù)傳送，MSB(最高有效位)首先通過SPI傳輸，LSB(最低有效位)首先通過三線傳輸。

 

　　4、DS1722溫度傳感器的工作程序

 

　　DS1722的所有的工作程序由SPI接口或者三總線通信接口通過選擇狀態(tài)寄存器位置適合的地址來完成。表4為寄存器的地址表格，說明了DS1722兩個寄存器(狀態(tài)和溫度)的地址。

 

　　1SHOT是單步溫度轉換位，SD是關閉斷路位。如果SD位為“1”，則不進行連續(xù)溫度轉換，1SHOT位寫入“1”時，DS1722執(zhí)行一次溫度轉換并且把結果存在溫度寄存器的地址位01h(LSB)和02h(MSB)中，完成溫度轉換后1SHOT自動清“0”。如果SD位是“0”，則進入連續(xù)轉換模式，DS1722將連續(xù)執(zhí)行溫度轉換并且將全部的結果存入溫度寄存器中。雖然寫到1SHOT位的數據被忽略，但是用戶還是對這一位有讀/寫訪問權限。如果把SD改為“1”，進行中的轉換將繼續(xù)進行直至完成并且存儲結果，然后裝置將進入低功率關閉模式。

 

　　溫度傳感器上電時默認1SHOT位為“0”。R0，R1，R2為溫度分辨率位，如表5所示(x=任意值)。用戶可以讀寫訪問R2，R1和R0位，上電默認狀態(tài)時R2=“0”，R1=“0”，R0=“1”(9位轉換)。此時，通信口保持有效，用戶對SD位有讀/寫訪問權限，并且其默認值是“1”(關閉模式)。