溫度傳感器MAX6662的應(yīng)用研究
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1 溫度傳感器MAX6662
MAX6662是一款12位+符號(hào)位溫度傳感器．在單片封裝中還集成了可編程過(guò)溫報(bào)警和三線(SPI兼容)串行接口。它使用內(nèi)部A／D轉(zhuǎn)換器將其管芯溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。溫度數(shù)據(jù)以13位字的形式存儲(chǔ)在溫度寄存器中，分辨率為O．062 5℃，溫度數(shù)據(jù)可在任意時(shí)刻通過(guò)串口讀取。工作電壓范圍為+3～+5．5 V，溫度范圍為一55～+150℃。
1．1 MA×6662的引腳定義
如圖l所示，MAX6662采用8引腳SO封裝。其接口信號(hào)描述如下：SCLK為串行時(shí)鐘輸入；CS為片選信號(hào)，低電平時(shí)使能串行數(shù)據(jù)的輸入、輸出；SIO為串行數(shù)據(jù)輸入輸出，雙向口；ALERT為過(guò)溫報(bào)警，溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)默認(rèn)輸出低電平，可編程設(shè)置為高；OT為高溫報(bào)警，溫度過(guò)高時(shí)默認(rèn)輸出低電平，可編程設(shè)置為高。其中，ALERT和OT均為漏極開(kāi)路，使用時(shí)需要加上拉電阻。
1．2 MAX6662工作寄存器
MAX6662有6個(gè)工作寄存器：溫度寄存器、配置寄存器、THYST寄存器、TMAX寄存器、TL0W寄存器和THIGH寄存器。
(1)溫度寄存器
溫度寄存器為只讀寄存器，MSB位為符號(hào)位(bitl5)；接下來(lái)的12位是溫度數(shù)據(jù)位，最新轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)據(jù)以℃為單位存儲(chǔ)于溫度寄存器，其中高8位表示溫度整數(shù)位，低4位為小數(shù)位；3位最低有效位為溫度標(biāo)志位，顯示報(bào)警信息，分別為Tover標(biāo)志、Thigh標(biāo)志、Tlow標(biāo)志。
(2)配置寄存器
配置寄存器只使用了第8～12位，用于配置MAX6662的工作模式，如表1所列。
(3)溫度界限寄存器
TLOW寄存器、THIGH寄存器和THYST寄存器用于設(shè)置溫度界限來(lái)觸發(fā)ALERT；TMAX寄存器、THYST寄存器用于設(shè)置0T的溫度極限。這些溫度界限寄存器使用9位高位(符號(hào)位和8位數(shù)據(jù)位)，雙精度格式，1位最小單位，剩余7位保留。
1．3 MAX6662命令字
命令字第l位為高電平，代表傳輸開(kāi)始；第2位是讀／寫(xiě)位，高電平時(shí)讀?？偣灿?1個(gè)有效命令，溫度轉(zhuǎn)換持續(xù)進(jìn)行并且可通過(guò)串行口異步讀取。一旦讀取溫度寄存器，正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換失敗并且把之前的轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。命令字定義如表2所列。
1．4 MAX6662的工作模式
(1)比較模式
此模式下，對(duì)于ALERT，當(dāng)溫度超過(guò)TMAX寄存器的值或低于TLOW寄存器的值時(shí)，ALERT輸出低電平；溫度低于THIGH—THYST，或高于TLOW+THYST時(shí)，ALERT輸出高電平。
對(duì)于OT，當(dāng)溫度超過(guò)TMAX的值時(shí)建立OT(即變低)；溫度低于TMAX--THYST時(shí)，OT輸出高電平。讀操作均不能復(fù)位OT、ALERT，默認(rèn)條件下，OT、ALERT均為低有效的輸出信號(hào)，但可以在配置寄存器中配置為高。
(2)關(guān)斷模式
MAX6662的一個(gè)特色是可編程的關(guān)斷模式。將配置寄存器的關(guān)斷位置1，即可進(jìn)入關(guān)斷模式。關(guān)斷模式下，除了POR電源復(fù)位和串口外，其他工作均被禁止；所有寄存器的值都被保留，溫度寄存器保留最后的溫度轉(zhuǎn)換值。
1．5 MAX6662的通信協(xié)議與數(shù)據(jù)格式
串行接口包括3條信號(hào)線：片選CS(低有效)、雙向數(shù)據(jù)線SIO和串行時(shí)鐘SCLK。其中，CS和SCLK只受主機(jī)控制，主機(jī)和MAX6662共同控制SIO。當(dāng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)在上升沿被送入MAX6662。讀數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)在下降沿被讀出。命令字節(jié)和數(shù)據(jù)字的MSB位首先寫(xiě)入或讀出。前8個(gè)時(shí)鐘周期用于傳送命令字，命令字由SIO輸入MAX6662。該命令字決定接下來(lái)16個(gè)周期的數(shù)據(jù)由主機(jī)還是MAX6662來(lái)控制。如果由MAX6662來(lái)控制SIO，則開(kāi)始于第8個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿。通信時(shí)序如圖2所示。
溫度寄存器存儲(chǔ)12位的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和1位溫度符號(hào)位，能確定的溫度范圍為一55～+155℃，數(shù)據(jù)傳送格式如表3所列。
2 應(yīng)用電路設(shè)計(jì)
2．1 硬件電路設(shè)計(jì)
MAX6662傳感器與MCS一51系列單片機(jī)AT89S52的硬件接口電路如圖3所示。
MAX6662的S10、SCLK、CS腳分別與AT89S52的P1．0、P1．1、P1．2腳連接，用于模擬三線SPI總線，以實(shí)現(xiàn)傳感器串行數(shù)據(jù)的傳輸。報(bào)警端口OT和ALERT均為漏極開(kāi)路端，使用時(shí)需要接上拉電阻，因此均經(jīng)過(guò)10 kΩ的電阻接地；同時(shí)分別連接AT89S52的P3．3和P3．2腳，用于觸發(fā)外部中斷，實(shí)現(xiàn)報(bào)警操作。MAX6662的VCC腳經(jīng)0．1μF的電容接地，用于濾除干擾。
2．2 傳感器數(shù)據(jù)的讀取
每次有效的數(shù)據(jù)傳輸只能使用24個(gè)時(shí)鐘周期，數(shù)據(jù)的讀取分為2步(讀取前應(yīng)首先置CS為低)：
①前8個(gè)周期，單片機(jī)向傳感器發(fā)送讀取寄存器命令，可以讀取傳感器所有寄存器的值。此時(shí)為單片機(jī)向傳感器串行發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升沿送入傳感器。
②后16個(gè)周期，傳感器將寄存器的值串行送入數(shù)據(jù)線SIO，由單片機(jī)接收。此時(shí)為單片機(jī)接收傳感器的串行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿送入單片機(jī)。即由MAX6662來(lái)控制SIO，數(shù)據(jù)的傳輸開(kāi)始于第8個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿。
數(shù)據(jù)讀取程序如下：
程序運(yùn)行結(jié)束后，傳感器送到單片機(jī)中的值就會(huì)存入變量dat中，以便后面的數(shù)據(jù)處理使用。
2．3 傳感器數(shù)據(jù)的寫(xiě)入
向MAX6662傳感器中寫(xiě)數(shù)據(jù)的功能主要是用于配置傳感器或是規(guī)定報(bào)警溫度值，每次寫(xiě)入也必須是24個(gè)時(shí)鐘周期。數(shù)據(jù)的寫(xiě)入也分為2步：
①前8個(gè)周期完成的操作與數(shù)據(jù)的讀取相同，命令字各位在時(shí)鐘的上升沿送入傳感器。
②后16個(gè)周期，主機(jī)控制SIO數(shù)據(jù)線將要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)一位一位地送入數(shù)據(jù)線SIO。與讀取數(shù)據(jù)不同的是，數(shù)據(jù)的寫(xiě)入開(kāi)始于第9個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿，因?yàn)橹鳈C(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)在上升沿時(shí)送入傳感器。
寫(xiě)命令的函數(shù)與數(shù)據(jù)讀取相同，數(shù)據(jù)寫(xiě)入程序如下：
初始化時(shí)，應(yīng)首先把數(shù)據(jù)賦值給wdata，再調(diào)用此函數(shù)。
結(jié) 語(yǔ)
本文提出了用單片機(jī)3根I／O口線模擬溫度傳感器MAX6662的SPI總線的方法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，完全可行，并且由于MAX6662用于溫度測(cè)量時(shí)具有高精度和附加報(bào)警功能，因而在需要精確溫度控制和溫度測(cè)量等方面也會(huì)有廣泛的應(yīng)用。
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