溫度感測器ADT7301中文資料

１　概述

ＡＤＴ７３０１是一個完整的溫度監測系統，有ＳＯＴ－３２和ＭＳＯＰ兩種封裝形式。在晶元內部集成了一個用於溫度監測的帶隙溫度感測器和一個１３位ＡＤ轉換器，其最小溫度解析度為０．０３１２５°Ｃ。ＡＤＴ７３０１帶有一個非常靈活的串列介面，可非常容易地與大多數微控制器介面；而且該介面還可與ＳＰＩＴＭ、ＱＳＰＩ及ＭＩＣＲＯＷＩＲＥＴＭ協議及ＤＳＰ介面兼容，通過串口控制可使器件處於待機模式。ＡＤＴ７３０１的寬供電電源範圍、低供電電流及與ＳＰＩ兼容的介面使得該器件非常適合於個人計算機、辦公設備及家電設備等各種領域。

ＡＤＴ７３０１功能特性如下：

●供電電源＋２．７Ｖ～＋５．５Ｖ；

●內含１３位數字溫度感測器；

●測溫精度為±０．５℃；

●具有０．０３１２５℃溫度解析度；

●工作電流典型值為１μＡ；

●帶有ＳＰＩ及ＤＳＰ兼容的串列介面；

●工作溫度範圍寬達－４０～＋１５０℃；

●採用節省空間的ＳＯＴ－２３和ＭＳＯＰ封裝。

２　內部結構與管腳說明

２．１ 管腳描述

ＡＤＴ７３０１模塊的內部結構如圖１所示。該器件具有６腳ＳＯＴ－２３和８腳ＭＯＳＰ兩種封裝形式，各引腳的功能如下：

ＧＮＤ：模擬地和數字地；

ＤＩＮ：串列數據輸入口。裝入晶元控制寄存器的數據可在時鐘ＳＣＬＫ上升沿通過該管腳串列輸入；

ＶＤＤ：供電電源正輸入端。 供電電源範圍為：＋２．７Ｖ～＋５．５Ｖ；

ＳＣＬＫ：與串列埠對應的串列時鐘輸入；

ＣＳ：片選輸入，低電平有效；

ＤＯＵＴ：串列數據輸出埠。溫度值在串列時鐘ＳＣＬＫ的下降沿通過該管腳串列輸出。

ＡＤＴ７３０１的串列介面由ＣＳ、ＳＣＬＫ、ＤＩＮ及ＤＯＵＴ四線構成。將ＣＳ和ＤＩＮ接地可使該介面工作於兩線模式，在這種模式下，該介面只能通過ＤＯＵＴ來讀取數據寄存器中的值。推薦使用ＣＳ埠，這樣有利於ＡＤＴ７３０１與其主控器件之間同步。ＤＩＮ埠用於寫控制寄存器，也可使晶元處於節電模式。使用時，在電源和地線之間應加一個０．１μＦ的去耦電容。



圖2



    ２．２ 工作過程與應用時序

ＡＤＴ７３０１內部集成有晶體振蕩器，所以工作時只需在串口接入時鐘，而不需再提供Ａ／Ｄ轉換時鐘。該晶元具有兩種工作模式，即正常工作模式和節電工作模式。在正常工作模式，內部時鐘振蕩器將驅動自動轉換時序，從而使晶元每秒鐘對模擬電路上電一次，以進行一次溫度轉換。完成一次溫度轉換一般需８００μｓ，轉換結束后，晶元的模擬電路自動斷電，並在１秒鐘后自動上電。因此，在溫度值寄存器中總可以得到最新的溫度轉換值。

通過設置ＡＤＴ７３０１控制寄存器可將其設置為節電模式。在節電模式下，片內振蕩器被關閉，ＡＤＴ７３０１不進行溫度轉換，直到恢復到正常工作模式。可向控制寄存器中寫零使其恢復到正常工作模式。在進入節電模式前?其溫度轉換結果即使在進入節電模式后仍可被正確讀取。

在正常轉換模式下，執行讀／寫操作時，其內部振蕩器可在讀寫操作結束后自動複位，以使溫度轉換器能夠重新進行溫度轉換。若在ＡＤＴ７３０１進行溫度轉換過程中執行讀寫操作?則會使其自動停止轉換，並在串列通訊結束后又重新開始，而讀取的溫度值是前一次的轉換結果。ＡＤＴ７３０１執行讀／寫操作時的時序如圖２所示。

當片選埠ＣＳ為低時，ＳＣＬＫ時鐘輸入有效，而在執行讀操作后，系統會將２位零標誌位、１位符號位和１３位的數據位在１６個時鐘脈衝下降沿從溫度值寄存器中取出。如果ＣＳ持續為低的時間超過１６個ＳＣＬＫ時鐘周期，ＡＤＴ７３０１將循環輸出２位零標誌位加１４位數值位。而一旦ＣＳ變為高電平，ＤＯＵＴ輸出端將處於高阻狀態?此時輸出數據將在ＳＣＬＫ的下降沿被鎖存在ＤＯＵＴ線上。

ＡＤＴ７３０１的寫操作與讀操作可同步進行。當寫數據流中的第三位寫１而其餘位為０時， ＡＤＴ７３０１進入節電模式；寫數據流全為０時，為正常工作模式。在正常工作模式?數據在第１６個ＳＣＬＫ的上升沿被裝入控制寄存器並立刻起作用。若ＣＳ在第１６個ＳＣＬＫ上升沿之前變為高電平，那麼，控制寄存器中的數據將不會被裝入，但此時工作模式不變。

２．３ 溫度值編碼

溫度值寄存器是一個１４位的只讀寄存器，用於存儲ＡＤＣ的１３位二進位補碼加１位符號位的溫度轉換結果(最高位為符號位)。理論上，ＡＤＣ測量的溫度範圍可達２５５℃，實際上，內部溫度感測器能確保的溫度範圍為－４０℃～ ＋１５０℃。溫度數據格式如表１所列。



表1 溫度寄存器數據格式

其溫度轉換公式如下：

正溫度值＝ＡＤＣ轉換結果代碼（ｄ）／３２；

負溫度值＝(ＡＤＣ轉換結果代碼（ｄ）－１６３８４)／３２（使用符號位）；

負溫度值＝(ＡＤＣ轉換結果代碼（ｄ）－８１９２)／３２（不使用符號位）。



３　應用電路

３．１ ＡＤＴ７３０１與單片機的串列介面電路

圖３為ＡＤＴ７３０１與單片機的串列通訊介面電路，該介面方式具有轉換速度快的優點，但不能被設置成節電工作模式。

這裡應注意的是：由於在單片機串列通訊中是先低后高，而ＡＤＴ７３０１在向外串列輸出溫度值時是先高后低，所以要先進行高低位互換?然後再進行處理，具體處理程序這裡不再給出。下面是ＡＤＴ７３０１與８０５１單片機進行串列介面的軟體編程：

；＊＊＊＊＊主程序＊＊＊＊＊

ｍａｉｎ:

ｃａｌｌ ｒｅｃｅｉｖｅ ?;讀取溫度值子程序

ｃａｌｌ ｄｉｓｐｏｓｅ ?;讀取結果處理子程序

ｓｊｍｐ ＄

;＃＃＃串列通訊子程序＃＃＃

ｒｅｃｅｉｖｅ: ｓｅｔｂ ｐ１．３

ｍｏｖ ｓｃｏｎ,＃１１ｈ ?;選擇串列口為方式０接收

ｍｏｖ ｒ７,＃２ ;位元組計數

ｍｏｖ ｒ０,＃３０ｈ ;指向溫度值緩衝區

ｃｌｒ ｐ１．３ ;選通ＡＤＴ７３０１

ｃｌｒ ｒｉ ?;清接收中斷標誌，準備接收

ｌｏｏｐ: ｊｎｂ ｒｉ,＄

ｍｏｖ ａ,ｓｂｕｆ

ｍｏｖ ＠ｒ０,ａ

ｉｎｃ ｒ０

ｃｌｒ ｒｉ

ｄｊｎｚ ｒ７,ｌｏｏｐ

ｓｅｔｂ ｐ１．３

ｒｅｔ

３．２ ＡＤＴ７３０１與單片機的全雙工通訊介面

通過ＡＤＴ７３０１與單片機的全雙工通訊介面可以使ＡＤＴ７３０１工作在節電模式。圖４是ＡＤＴ７３０１與８０５１單片機進行全雙工通訊介面連接圖。相應的軟體編程如下。

?＃＃＃全雙工通訊子程序＃＃＃

ｓｅｔｂ ｐ１．３

ｍｏｖ ｒ０,＃３０ｈ ?;讀溫度值緩衝器?３０ｈ３１ｈ?

ｍｏｖ ｒ１,＃３２ｈ ?;控制寄存器寫入值（３２ｈ３３ｈ）

ｍｏｖ ｒ６,＃０８ｈ ?;循環移位計數

ｍｏｖ ｒ７,＃０２ｈ ? ;位元組計數

ｃｌｒ ｐ１．３ ? ;選通

ｌｏｏｐ０:

ｓｅｔｂ ｐ１．０ ?;控制ｐ１．０產生下降沿

ｃｌｒ ｐ１．０ ?;準備讀取數據

ｍｏｖ ｃｙ,ｐ１．１ ?;讀值

ｍｏｖ ａ,＠ｒ０ ?;將上次結果重裝入

ｒｌｃ ａ ?;移位存儲讀取結果

ｍｏｖ ＠ｒ０,ａ ?;暫存

ｍｏｖ ａ,＠ｒ１ ?;將要寫入值給累加器

ｒｌｃ ａ ?;移出要寫入位

ｍｏｖ ｐ１．２,ｃｙ ?;循環寫入

ｍｏｖ ＠ｒ１,ａ ?;暫存

ｄｊｎｚ ｒ７?ｌｏｏｐ０

ｉｎｃ ｒ０

ｉｎｃ ｒ１

ｄｊｎｚ ｒ７,ｌｏｏｐ０

ｃｌｒ ｐ１．３

ｒｅｔ 



４　結束語

ＡＤＴ７３０１可用於測量物體的表面溫度或空氣溫度。由於該器件採用低功耗設計，因此，在利用熱傳導粘結劑將ＡＤＴ７３０１粘結到被測物體表面時，測得的溫度與表面實際溫度之差不超過０．１℃。另外，當被測物周圍溫度與被測物表面溫度存在溫度差時，應注意將器件的背面和管腳與周圍空氣隔離開。由於接地引腳提供了管芯最好的熱傳導途徑，因此，管芯溫度與印製電路板的地線溫度最接近，所以應保證該管腳與被測表面良好接觸。

該溫度感測器不宜長期處於極限工作狀態，當工作在＋１５０℃時，該器件的使用壽命是其工作在＋５５℃時的５％。當長期工作在電壓和溫度極限時，器件的結構完整性也將會遭到破壞。