带I2C接口的数字温度传感器TMP101及其应用

发布时间:2007/4/23 0:00:00 访问次数:514

带I2C接口的数字温度传感器TMP101及其应用 [日期：2005-6-2] 来源：国外电子元器件作者：胡东川张兴明李竹 [字体：传感器，较宽的温度测量范围和较高的分辨率使其可以广泛应用于许多温度测量场合。TMP101可通过串行总线接口方便地与数字系统相连，同时还具有关闭模式和报警输出。文中介绍了TMP101的内部结构和主要特性，并给出了与PrPMC800模块的接口应用。

关键词：温度传感器；I2C；SMBus；PrPMC800；TMP101

１　ＴＭＰ１０１的引脚功能和主要特性

ＴＭＰ１０１是ＴＩ公司生产的１２位低功耗、高精度的数字温度传感器它采用与Ｉ２Ｃ和ＳＭＢｕｓ相兼容的２线数字接口，可应用于许多高分辨率和宽量程温度测量场合，如温度控制系统、个人计算机保护、电子测试仪器、办公设备以及生物医学仪器等方面。ＴＭＰ１０１采用６脚ＳＯＴ２３封装，其引脚排列如图１所示，引脚功能如下：

１脚ＳＣＬ：串行总线时钟，ＣＭＯＳ电平；

２脚ＧＮＤ：接地脚；

３脚ＡＬＥＲＴ：总线报警输出，开路；

４脚Ｖ＋：电源；

５脚ＡＤＤ０：用户设置的地址输入；

６脚ＳＤＡ：串行数据线，ＣＭＯＳ电平，双向，开路；

ＴＭＰ１０１的供电电压范围为２．７～５．５Ｖ，转换精度在９～１２ｂｉｔｓ可选，分辨率高达０．０６２５℃。器件工作温度为－５５℃～１２５℃，最大测量温度超过１５０℃，同时它还具有以下特点：

● 带有串行总线接口；

●具有节省功耗的关闭模式；

●一条Ｉ２Ｃ总线可连接３个ＴＭＰ１０１器件；

●可编程的温度上下限寄存器及开路中断输出；

●温度转换速度比同类产品高，单片报价较低。

图２是ＴＭＰ１０１的典型连接电路，由于其内部集成了高精度温度传感器，所以除了部分信号线需要加上拉电阻外，不需要外接任何元件。当测量温度超过所设定的窗口极限时,通过ＡＬＥＲＴ信号线向主控器发出中断信号进行报警。

表1 配置寄存器的数据格式

Byte D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 OS/ALERT R1 R0 F1 F0 POL TM SD

２内部结构和寄存器功能

ＴＭＰ１０１内部带有数字温度传感器、温度窗口比较器和Ｉ２Ｃ串行总线接口。通过一个带隙型温度传感器和一个１２位Δ－Σ ＡＤ转换器将所采集的温度存储在内部的温度寄存器中。器件根据用户在温度上下限寄存器中设定的ＴＨＩＧＨ和ＴＬＯＷ来在温度窗口比较器中决定是否启动报警输出。控制ＴＭＰ１０１的主机可以对温度窗口的上、下限进行设置，ＴＭＰ１０１自身的可编程迟滞特性与故障队列能将误报情况减至最少。系统上电后器件处于一种缺省阈值状态，其温度报警缺省阈值为：下限温度ＴＬＯＷ＝７５℃，上限温度ＴＨＩＧＨ＝８０℃。ＴＭＰ１０１的功能实现和工作方式主要由内部的５个寄存器来确定，这些寄存器分别是地址指针寄存器（ＰｏｉｎｔＲｅｇｉｓｔｅｒ）、温度值寄存器（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＲｅｇｉｓｔｅｒ）、配置寄存器（ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＲｅｇｉｓｔｅｒ）、温度上限寄存器（ＴＨＩＧＨＲｅｇ-ｉｓｔｅｒ）和温度下限寄存器（ＴＬＯＷＲｅｇｉｓｔｅｒ）。其中器件的工作方式主要通过对配置寄存器的配置来实现，配置寄存器的数据格式见表１所列，各数据位的具体说明如下：

Ｒ１／Ｒ０: 温度传感器分辨率配置位。通过对该两位的配置，可以控制温度传感器的转换分辨率，同时也可以控制转换时间，而且分辨率越高，转换时间也就越长；

Ｆ１／Ｆ０:错误队列配置位。只有温度连续超过限制ｎ次后，报警才会输出，参数ｎ由Ｆ１／Ｆ０来设置，设置错误队列的目的是用来防止环境噪声对报警输出的影响；<