CN0153 利用精密模擬微控制器ADuC7122和外部熱敏電阻構(gòu)建基于USB的溫度監(jiān)控器

cn0153 ADP120 (2.5 V)可以代替ADP3333 (3.3 V)，前者具有更寬的工作溫度范圍（?40°C至+125°C），功耗更低（典型值為20 μA，而后者為70 μA），但最大輸入電壓較低（前者為5.5 V，后者為12 V）。請(qǐng)注意，ADuC7122可以通過標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口編程或調(diào)試。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)UART至RS-232接口，可以用ADM3202等器件代替FT232R收發(fā)器，前者需采用3 V電源供電。 本筆記所述的熱敏電阻電路經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整，可以配合其它精密模擬微控制器工作，例如 ADuC7020 系列、ADuC7023和ADuC7061系列。 圖1所示電路完全通過USB接口供電。利用3.3 V低壓差線性調(diào)節(jié)器ADP3333 ，可將USB接口提供的5 V電源調(diào)節(jié)至3.3 V，進(jìn)而向ADuC7122提供DVDD電壓。ADuC7122的AVDD電源經(jīng)過額外濾波處理，如圖所示。在線性調(diào)節(jié)器的輸入端也放置一個(gè)濾波器，對(duì)USB電源進(jìn)行濾波。 本應(yīng)用中用到ADuC7122的下列特性： 12位SAR ADC ARM7TDMI? 內(nèi)核：功能強(qiáng)大的16/32位ARM7內(nèi)核集成了126 kB閃存和SRAM存儲(chǔ)器，用來運(yùn)行用戶代碼，可配置并控制ADC，對(duì)來自熱敏電阻傳感器的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，以及控制UART/USB接口的通信。 UART: UART用作與PC主機(jī)的通信接口。 兩個(gè)外部開關(guān)按鈕（未顯示）用來強(qiáng)制該器件進(jìn)入閃存引導(dǎo)模式：使DOWNLOAD處于低電平，同時(shí)切換RESET開關(guān)，ADuC7122將進(jìn)入引導(dǎo)模式，而不是正常的用戶模式。在引導(dǎo)模式下，通過USB接口并利用I2CWSD工具可以對(duì)內(nèi)部閃存重新編程。 BUF_VREF: 帶隙基準(zhǔn)電壓源也通過緩沖連接到BUF_VREF1和BUF_VREF2引腳，用作系統(tǒng)中其它電路的基準(zhǔn)電壓源。這些引腳需連接至少0.1 μF的電容，以降低噪聲。 本電路所用的熱敏電阻為4.7 kΩ電阻，型號(hào)為NCP18XM472。它采用0603表貼封裝。25°C時(shí)，圖2電路所用熱敏電阻具有以下特性：β = 3500（β參數(shù)描述電阻與溫度的關(guān)系），電阻(R25) = 4.7 kΩ。 ADuC7122的USB接口通過FT232R UART轉(zhuǎn)USB實(shí)現(xiàn)，它將USB信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為UART協(xié)議。 除圖1所示的去耦外，USB電纜本身還應(yīng)采用鐵氧體磁珠來增強(qiáng)EMI/RFI保護(hù)功能。本電路所用鐵氧體磁珠為Taiyo Yuden BK2125HS102-T，它在100 MHz時(shí)的阻抗為1000 Ω。 本電路必須構(gòu)建在具有較大面積接地層的多層電路板上。為實(shí)現(xiàn)最佳性能，必須采用適當(dāng)?shù)牟季?、接地和去耦技術(shù)（請(qǐng)參考教程MT-031, 教程MT-101及ADuC7122 評(píng)估板布局）。 圖2中的輸入熱敏電阻電路旨在產(chǎn)生0°C至90°C的精確溫度測(cè)量結(jié)果。請(qǐng)注意，此系統(tǒng)不含溫度校正。該電路包含一個(gè)簡(jiǎn)單的熱敏電阻電路，其不具備電路線性化功能。如果采用線性化技術(shù)，它可以在更廣的溫度范圍內(nèi)工作，不過這會(huì)降低傳感器的分辨率。 圖2. 利用ADuC7122實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單溫度傳感器電路 ? 圖2所示電路采用分壓器配置，因而可以將ADC結(jié)果D轉(zhuǎn)換為RTH（熱敏電阻）的電阻測(cè)量結(jié)果，計(jì)算公式如下： 計(jì)算出熱敏電阻的電阻值之后，就可以利用Steinhart-Hart方程確定傳感器的當(dāng)前溫度。 ADuC7122使用以下公式確定傳感器溫度： 其中： T2 = 未知溫度 T1 = 298K β = 298K或25°C時(shí)熱敏電阻的β參數(shù)，β = 3500 R25 = 298K或25°C時(shí)熱敏電阻的電阻值，R25 = 4.7 kΩ RTH = 通過以上公式計(jì)算出的未知溫度時(shí)熱敏電阻的電阻值 圖3顯示ADuC7122對(duì)圖2所示熱敏電阻傳感器的響應(yīng)與溫度的關(guān)系。 代碼說明? 用于測(cè)試本電路的源代碼和“超級(jí)終端”配置文件可從以下網(wǎng)址下載（zip壓縮文件）：www.analog.com/CN0153_Source_Code。 UART配置為波特率9600、8數(shù)據(jù)位、無極性、無流量控制。如果本電路直接與PC相連，則可以使用“超級(jí)終端”(HyperTerminal)等通信端口查看程序來查看該程序發(fā)送給UART的結(jié)果（請(qǐng)參考圖4）。源代碼附有注釋說明，方便了解、使用?？衫?a href='http://ttokpm.com/tags/keil/' target='_blank' class='arckwlink_none'>Keil μVision 3應(yīng)用程序?qū)Υa進(jìn)行編譯和測(cè)試。 圖3. 利用ADC0得到的ADuC7122熱敏電阻傳感器測(cè)量輸出（轉(zhuǎn)換為V）與溫度的關(guān)系 ? CN0153 CN0153 利用精密模擬微控制器ADuC7122和外部熱敏電阻構(gòu)建基于USB的溫度監(jiān)控器 本電路顯示如何在精密熱敏電阻溫度監(jiān)控應(yīng)用中使用精密模擬微控制器 ADuC7122 。ADuC7122集成多通道12位SAR ADC、12個(gè)12位DAC、1.2 V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源、ARM7內(nèi)核、126 kB閃存、8 kB SRAM以及各種數(shù)字外設(shè)，例如UART、定時(shí)器、SPI和兩個(gè)I2C 接口等。它與一個(gè)4.7 kΩ熱敏電阻相連。 ADuC7122采用7 mm × 7 mm、108引腳BGA小型封裝，因此整個(gè)電路可以放在極小的PCB上，從而進(jìn)一步降低成本。 熱敏電阻是對(duì)溫度敏感的低成本電阻，功能與RTD相似，由固體半導(dǎo)體材料構(gòu)成，具有正或負(fù)溫度系數(shù)。熱敏電阻價(jià)格低廉，靈敏度高，可以檢測(cè)RTD或熱電偶無法觀察到的細(xì)微溫度變化。然而，熱敏電阻具有高度非線性特征；因此，如果不采用線性化技術(shù)，它只能應(yīng)用于非常窄的溫度范圍。電路線性化技術(shù)可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，但這不在本文討論范圍之內(nèi)。 盡管具有功能強(qiáng)大的ARM7內(nèi)核和高速SAR ADC，但ADuC7122仍是一款低功耗解決方案。當(dāng)ARM7內(nèi)核在326.4 kHz工作、主ADC有效并測(cè)量外部溫度傳感器時(shí)，整個(gè)電路的典型功耗為7 mA。在兩次溫度測(cè)量之間可以關(guān)斷ADC和/或微控制器，使功耗進(jìn)一步降低。 圖1. 與一個(gè)熱敏電阻接口、用作溫度監(jiān)控器的ADuC7122（原理示意圖，未顯示所有連接） ? CN0153 CN0153 | circuit note and reference circuit info 利用精密模擬微控制器ADuC7122和外部熱敏電阻構(gòu)建基于USB的溫度監(jiān)控器 | Analog Devices 本電路顯示如何在精密熱敏電阻溫度監(jiān)控應(yīng)用中使用精密模擬微控制器 ADuC7122 。ADuC7122集成多通道12位SAR ADC、12個(gè)12位DAC、1.2 V內(nèi)部基

• 典型溫度范圍為-90 C至+150 C
• 熱敏電阻溫度監(jiān)控器
• 帶ARM7處理內(nèi)核的單芯片解決方案

(analog)