当前位置:首页 > 测试测量 > 测试测量
[导读]ADT7301是AD公司推出的13位数字温度传感器芯片。

   摘要:ADT7301是AD公司推出的13位数字温度传感器芯片。该芯片采用+2.7V~+5.5V电源供电,具有温度转换精度高、功耗低、串行接口灵活方便等特点。文中介绍了ADT7301的主要特性,并以其与8052接口为例,给出了ADT7301的串行接口电路、应用程序。

    关键词:温度传感器;SPI;ADT7301

1 概述

ADT7301是一个完整的温度监测系统,有SOT-32和MSOP两种封装形式。在芯片内部集成了一个用于温度监测的带隙温度传感器和一个13位AD转换器,其最小温度分辨率为0.03125°C。ADT7301带有一个非常灵活的串行接口,可非常容易地与大多数微控制器接口;而且该接口还可与SPITM、QSPI及MICROWIRETM协议及DSP接口兼容,通过串口控制可使器件处于待机模式。ADT7301的宽供电电源范围、低供电电流及与SPI兼容的接口使得该器件非常适合于个人计算机、办公设备及家电设备等各种领域。

ADT7301功能特性如下:

●供电电源+2.7V~+5.5V;

●内含13位数字温度传感器;

●测温精度为±0.5℃;

●具有0.03125℃温度分辨率;

●工作电流典型值为1μA;

●带有SPI及DSP兼容的串行接口;

●工作温度范围宽达-40~+150℃;

●采用节省空间的SOT-23和MSOP封装。

2 内部结构与管脚说明

2.1 管脚描述

ADT7301模块的内部结构如图1所示。该器件具有6脚SOT-23和8脚MOSP两种封装形式,各引脚的功能如下:

GND:模拟地和数字地;

DIN:串行数据输入口。装入芯片控制寄存器的数据可在时钟SCLK上升沿通过该管脚串行输入;

VDD:供电电源正输入端。 供电电源范围为:+2.7V~+5.5V;

SCLK:与串行端口对应的串行时钟输入;

CS:片选输入,低电平有效;

DOUT:串行数据输出端口。温度值在串行时钟SCLK的下降沿通过该管脚串行输出。

ADT7301的串行接口由CS、SCLK、DIN及DOUT四线构成。将CS和DIN接地可使该接口工作于两线模式,在这种模式下,该接口只能通过DOUT来读取数据寄存器中的值。推荐使用CS端口,这样有利于ADT7301与其主控器件之间同步。DIN端口用于写控制寄存器,也可使芯片处于节电模式。使用时,在电源和地线之间应加一个0.1μF的去耦电容。

图2

    2.2 工作过程与应用时序

ADT7301内部集成有晶体振荡器,所以工作时只需在串口接入时钟,而不需再提供A/D转换时钟。该芯片具有两种工作模式,即正常工作模式和节电工作模式。在正常工作模式,内部时钟振荡器将驱动自动转换时序,从而使芯片每秒钟对模拟电路上电一次,以进行一次温度转换。完成一次温度转换一般需800μs,转换结束后,芯片的模拟电路自动断电,并在1秒钟后自动上电。因此,在温度值寄存器中总可以得到最新的温度转换值。

通过设置ADT7301控制寄存器可将其设置为节电模式。在节电模式下,片内振荡器被关闭,ADT7301不进行温度转换,直到恢复到正常工作模式。可向控制寄存器中写零使其恢复到正常工作模式。在进入节电模式前?其温度转换结果即使在进入节电模式后仍可被正确读取。

在正常转换模式下,执行读/写操作时,其内部振荡器可在读写操作结束后自动复位,以使温度转换器能够重新进行温度转换。若在ADT7301进行温度转换过程中执行读写操作?则会使其自动停止转换,并在串行通讯结束后又重新开始,而读取的温度值是前一次的转换结果。ADT7301执行读/写操作时的时序如图2所示。

当片选端口CS为低时,SCLK时钟输入有效,而在执行读操作后,系统会将2位零标志位、1位符号位和13位的数据位在16个时钟脉冲下降沿从温度值寄存器中取出。如果CS持续为低的时间超过16个SCLK时钟周期,ADT7301将循环输出2位零标志位加14位数值位。而一旦CS变为高电平,DOUT输出端将处于高阻状态?此时输出数据将在SCLK的下降沿被锁存在DOUT线上。

ADT7301的写操作与读操作可同步进行。当写数据流中的第三位写1而其余位为0时, ADT7301进入节电模式;写数据流全为0时,为正常工作模式。在正常工作模式?数据在第16个SCLK的上升沿被装入控制寄存器并立刻起作用。若CS在第16个SCLK上升沿之前变为高电平,那么,控制寄存器中的数据将不会被装入,但此时工作模式不变。

2.3 温度值编码

温度值寄存器是一个14位的只读寄存器,用于存储ADC的13位二进制补码加1位符号位的温度转换结果(最高位为符号位)。理论上,ADC测量的温度范围可达255℃,实际上,内部温度传感器能确保的温度范围为-40℃~ +150℃。温度数据格式如表1所列。

表1 温度寄存器数据格式

温度值(℃) 数据输出DB13DB0
-40 11,1011 0000 0000
-30 11,1100 0100 0000
-25 11,1100 1110 0000
-10 11,1110 1100 0000
-0.3125 11,1111 1111 1111
0 00,0000 0000 0000
+0.3125 00,0000 0000 0001
+10 00,0001 0100 0000
+25 00,0011 0010 0000
+50 00,0110 0100 0000
+75 00,1001 0110 0000
+100 00,1100 1000 0000
+125 00,1111 1010 0000
+150 01,0010 1100 0000

其温度转换公式如下:

正温度值=ADC转换结果代码(d)/32;

负温度值=(ADC转换结果代码(d)-16384)/32(使用符号位);

负温度值=(ADC转换结果代码(d)-8192)/32(不使用符号位)。

3 应用电路

3.1 ADT7301与单片机的串行接口电路

图3为ADT7301与单片机的串行通讯接口电路,该接口方式具有转换速度快的优点,但不能被设置成节电工作模式。

这里应注意的是:由于在单片机串行通讯中是先低后高,而ADT7301在向外串行输出温度值时是先高后低,所以要先进行高低位互换?然后再进行处理,具体处理程序这里不再给出。下面是ADT7301与8051单片机进行串行接口的软件编程:

;*****主程序*****

main:

call receive ?;读取温度值子程序

call dispose ?;读取结果处理子程序

sjmp $

;###串行通讯子程序###

receive: setb p1.3

mov scon,#11h ?;选择串行口为方式0接收

mov r7,#2 ;字节计数

mov r0,#30h ;指向温度值缓冲区

clr p1.3 ;选通ADT7301

clr ri ?;清接收中断标志,准备接收

loop: jnb ri,$

mov a,sbuf

mov @r0,a

inc r0

clr ri

djnz r7,loop

setb p1.3

ret

3.2 ADT7301与单片机的全双工通讯接口

通过ADT7301与单片机的全双工通讯接口可以使ADT7301工作在节电模式。图4是ADT7301与8051单片机进行全双工通讯接口连接图。相应的软件编程如下。

?###全双工通讯子程序###

setb p1.3

mov r0,#30h ?;读温度值缓冲器?30h31h?

mov r1,#32h ?;控制寄存器写入值(32h33h)

mov r6,#08h ?;循环移位计数

mov r7,#02h ? ;字节计数

clr p1.3 ? ;选通

loop0:

setb p1.0 ?;控制p1.0产生下降沿

clr p1.0 ?;准备读取数据

mov cy,p1.1 ?;读值

mov a,@r0 ?;将上次结果重装入

rlc a ?;移位存储读取结果

mov @r0,a ?;暂存

mov a,@r1 ?;将要写入值给累加器

rlc a ?;移出要写入位

mov p1.2,cy ?;循环写入

mov @r1,a ?;暂存

djnz r7?loop0

inc r0

inc r1

djnz r7,loop0

clr p1.3

ret 

4 结束语

ADT7301可用于测量物体的表面温度或空气温度。由于该器件采用低功耗设计,因此,在利用热传导粘结剂将ADT7301粘结到被测物体表面时,测得的温度与表面实际温度之差不超过0.1℃。另外,当被测物周围温度与被测物表面温度存在温度差时,应注意将器件的背面和管脚与周围空气隔离开。由于接地引脚提供了管芯最好的热传导途径,因此,管芯温度与印制电路板的地线温度最接近,所以应保证该管脚与被测表面良好接触。

该温度传感器不宜长期处于极限工作状态,当工作在+150℃时,该器件的使用寿命是其工作在+55℃时的5%。当长期工作在电压和温度极限时,器件的结构完整性也将会遭到破坏。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

随着科技的不断发展,嵌入式系统在各个领域得到了广泛的应用,如智能家居、智能穿戴设备、智能医疗等。然而,随着嵌入式系统的复杂度和功耗的限制,如何实现低功耗方案设计成为了嵌入式系统设计的一个重要课题。本文将探讨如何实现嵌入式...

关键字: 嵌入式 DSP系统 低功耗

ISOFACE™数字隔离器是英飞凌产品组合中的新成员,借助英飞凌二十载隔离技术经验,提供完整的系统解决方案。

关键字: 安全隔离 低功耗 数字隔离器

(全球TMT2023年8月22日讯)逐点半导体宣布,完美世界游戏出品的《女神异闻录:夜幕魅影》集成了逐点半导体手游渲染加速引擎SDK,该SDK作为连接游戏内容与独显芯片的桥梁,可为搭载逐点半导体X7系列视觉处理器的智能...

关键字: SDK 半导体 集成 低功耗

近日,得瑞领新D6000系列入选北京市新技术新产品名单,继获评国家“专精特新”小巨人后再次跻身政府官方科技榜单,印证了其在科技创新领域的领先地位以及不断努力为客户提供优秀解决方案的决心。

关键字: D6000 北京市第十八批新技术新产品 低功耗 企业级SSD

USB是应用在PC机上的一种接口技术,真正的即插即用,英文全称是Universal Serial Bus,USB就是简写,中文叫通用串行总线。最早出现在1995年,伴随着奔腾机发展而来。

关键字: USB PC机 接口技术

使用5V低功耗运算放大器不会产生失真为–100dBc的正弦波。尽管如此,采用 LTC6258 的带通滤波器可与一个易于使用的低功率振荡器结合使用,以低成本、低电压和极低耗散产生正弦波。

关键字: 低功耗 运算放大器 正弦波

本文介绍用于在低功耗信号链应用中实现优化能效比的精密低功耗信号链解决方案和技术。本文将介绍功耗调节、功率循环和占空比等用于进一步降低系统功耗的技术(不仅限于选择低功耗产品,这有时并不够)。还将探讨如何使用通道时序控制器、...

关键字: 低功耗 信号链 功率优化

中国苏州和美国加州圣克拉拉2023年3月3日 /美通社/ -- 数据中心光通信模块先行者旭创科技今天宣布参加在加州圣地亚哥举行的OFC 2023展会,并将在现场演示1.6T OSFP-XD DR8+可插拔光通信模块(展位...

关键字: SFP 低功耗 光模块 OS

如今,从 PDA 和智能手机到医疗设备和测试设备,所有手持设备都触手可及,因此我们需要它们尽可能长时间地使用就不足为奇了。 然而,一个关键问题是运算放大器的速度,因为低功耗通常意味着有限的速度,例如带宽和转换率。我说“...

关键字: 去补偿放大器 低功耗

行业专家估计,考虑到出货量、汇率、税收等因素,0.5美元模组将较难在国内实现,最低大概可能做到6-7元人民币的售价。这与Dialog半导体将于2020年推出的基于DA14531的模组产品SmartBond TINY定价比...

关键字: 蓝牙 低功耗 设备
关闭
关闭