基于PWM模式輸出的溫度傳感器的測溫系統(tǒng)
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TMP04是ADI公司生產(chǎn)的一款低功耗、高精度、寬動態(tài)輸入范圍的PWM模式輸出的數(shù)字式溫度傳感器。TMP04是三端單線式器件，其總體功能框圖如圖1所示，測量結(jié)果以PWM編碼式數(shù)字脈沖信號在DOUT引腳輸出，輸出信號的占空比與所測溫度成正比，其輸出編碼格式以及具體的溫度計算公式如圖2所示。其中，T1一般為10ms，最大不趕12ms，T2隨著溫度的變化而變化，輸出不同占空比的數(shù)字脈沖信號時表示不同的溫度.
TMP04內(nèi)部含有一個由輸入采樣器、模擬求和器、積分器、比較器、1位DAC以及數(shù)字濾波器構(gòu)成的∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，如圖3所示。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有分辨率高、線性度好、抗混疊哭聲和量化噪聲能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，非常適用于數(shù)字式溫度傳感器等微傳感系統(tǒng)。由于∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用，TMP04的最大功耗不超過6.5mW，全程線性誤差只有0.5℃，穩(wěn)定性非常高。同時TMP04的動態(tài)輸入范圍比較大，精度也比較高，在-25℃～125℃溫度范圍內(nèi)誤差僅為1.5℃。TMP04還有一個與其結(jié)構(gòu)、功能很類似的同類產(chǎn)品TMP03，二者唯一的區(qū)別就是TMP03的輸出級采用集電極開路電路，輸出電流可達(dá)5mA，驅(qū)動能力強(qiáng)，可驅(qū)動光耦實現(xiàn)遠(yuǎn)程測溫，接入單片機(jī)時需要外接上拉電阻，而TMP04的輸出級采用互補(bǔ)型MOSFET電路，其輸出電平與COMS/TTL電路兼容，可直接接入單片機(jī)。
3 軟件設(shè)計
由PWM編碼的原理可知，要測出PWM數(shù)字脈沖信號所攜帶的溫度信號，只要檢測出數(shù)字脈沖信號的占空比即可，以PIC18系列為例，一個單片機(jī)有9個不同的端口(2個CCP模塊端口、4個RB電平變換中斷端口、3個外部中斷INT端口)，可以測出TMP04的輸出溫度，這為PWM編碼式溫度數(shù)字傳感器提供了相當(dāng)靈活的接口方式和更為廣闊的應(yīng)用空間。
3.1 由CCP模塊的捕捉功能實現(xiàn)
捕捉/比較/脈寬調(diào)制CCP模塊是PIC單片機(jī)特有的外圍功能模塊，它與TMR1和TMR2配合使用實現(xiàn)輸入捕捉、輸出比較和脈寬調(diào)制輸出等功能。其中輸入捕捉模式用于測量引腳輸入信號的周期、頻率、脈寬、信號的到達(dá)時刻以及消失時刻等。結(jié)合TMP04輸出信號的特點(diǎn)，可以利用CCP模塊分別測量出TMP04輸出信號的高電平脈寬T1和低脈寬T2，然后間接算出信號的占空比，從而得到TMP04輸出的溫度信息。詳細(xì)的程序流程圖如圖4所示。
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