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简单电路接口1-Wire温度传感器至微控制器

时间:2019-09-24   来源:敏创电子  编辑:热敏电阻厂家  浏览:
温度指示器和基于温度的产品引起了广泛的研究。研究成果产生了许多行业的解决方案,在许多应用中都有各自的优点和缺点。
 
这篇文章讨论了一种传感器接口,该接口在使用更少的电路板空间的同时提供了高精度。本文还讨论了一些软件问题,并提供了代码示例,用户可以将其集成到系统中并适应其环境。设计人员还可以添加电路提供的功能。
 
该简单电路将1-Wire温度传感器(DS18S20)连接到赛普拉斯微控制器(CYBC26443)。但是,该技术可以扩展到任何其他1-Wire器件,而无需改动硬件和代码。MCU可以是任何处理器,但是我选择了可??编程片上系统(PSoC),因为它在选择和实现芯片上的硬件模块方面具有灵活性。PSoC还提供了一个应用程序接口(API),因此新手可以轻松地进行工作并解决他们的想法。
 
1-Wire产品通过串行接口上??的单根线提供诸如存储器和混合信号功能之类的功能,电源和通信均使用串行协议进行。这些设备易于接口,可在要求最小互连复杂性的地方使用。
所以选择DS18S20数字温度计,是因为它是一种非常经济高效的1-Wire器件,并且具有0.5°C的精度,尽管整体设计可以达到1°C的精度,包括由于硬件限制和测试工具等导致的测量误差。 DS18S20还支持寄生功率模式,具有可编程温度阈值,工作温度范围为–55°C至125°C。借助其他硬件和软件,它可以在几英尺的距离内运行。
 
使用TO-92封装的DS18S20,引脚1接地,引脚2是漏极开路1-Wire接口引脚,用于数据输入/输出和电源,引脚3连接到V CC,或者寄生功率模式用于接地。对于采用SO-8封装的设备,相应的引脚为5、4和3,其余引脚未连接。图1显示了电路原理图。由于电路使用电路板上的电源,因此该设备已连接至V CC。
 
 
1、尽管该电路将DS18S20 1-Wire温度传感器连接至赛普拉斯CY8C26443 PSoC微控制器,但设计人员可以轻松地对其进行修改,以将其他1-Wire器件连接至任何微处理器。
 
该版本的接口将DS18S20直接连接到MCU,基本上在印刷电路板(PCB)上,就好像传感器是微控制器的一部分一样。电路板尺寸假定寄生元件可以忽略不计,并且对信号没有影响。
 
使用PSoC,可以实例化接口的1-Wire模块或编写自己的协议。实例化模块可以减少软件开销,但是我选择编写自己的协议。尽管这增加了固件开销,但我避免使用两个端口引脚,PSoC模块需要使用该端口来在MCU和传感器之间进行数据交换。
 
电路非常简单。CR2保护传感器免受浪涌影响。在正常模式下不使用R12。在寄生模式下,插入R12且R11和C8断开。U2是一个MAX1232微处理器监控电路,是一个复位控制器,MCU会定期对其进行选通。
 
2、通过增加一些组件来确保足够的源电流和灌电流来维持时序参数,该传感器可以在距MCU电路数英尺的范围内工作。
温度传感器将数字数据转换并存储在两个寄存器中(图3)。本质上,读数的分辨率为9位。最低有效字节存储温度读数。最高有效字节为读出提供符号。在符号位为负(0xFF)的情况下,LSB数据为二进制补码。LSB的位0提供了温度的十进制值:逻辑1为0.5°C,逻辑0为0。需要软件采取措施来避免错误的读数。
 
3、传感器将数字数据存储在两个寄存器中。最低有效字节保存温度读数。最高有效字节为读出提供符号。
该电路还包括非易失性(EEPROM)存储器位置,为T ?和T 大号寄存器,用于存储高和低阈值级别。DS18S20执行温度转换后,将温度值与存储在1字节T H和T L寄存器(图4)中的用户定义的二进制补码警报触发值进行比较。T H和T L寄存器的分辨率为8位,而温度转换寄存器的分辨率为9位。
 
4、如果应用程序需要,传感器接口可以包括一个非易失性存储器(EEPROM)寄存器,以保持高和低阈值二进制补码警报触发温度。
该电路的存储器映射包括一个用于非易失性EEPROM的SRAM暂存器,用于T H和T L寄存器(图5)。如果不需要报警触发功能,所述T ?和T 大号寄存器可以充当通用存储器。
 
5、除了为高和低警报触发器(T EEPROM寄存器?和T 大号),则DS18S20的存储器包括一个SRAM暂存器。

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