四通道溫度－脈寬轉(zhuǎn)換器MAX6691

摘要：介紹了美國Ｍａｘｉｍ公司生產(chǎn)的四通道熱敏電阻溫度－脈寬轉(zhuǎn)換器ＭＡＸ６６９１的特點、工作原理及其典型應(yīng)用方法，給出了ＭＡＸ６６９１和８０３１單片機的接口連接電路以及相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)采集程序流程。
　　關(guān)鍵詞：溫度傳感器；溫度檢測；ＭＡＸ６６９１
　　
　�。币�言
　　
　�。停粒兀叮叮梗笔敲绹�Ｍａｘｉｍ公司推出的一款新型單線（１－Ｗｉｒｅ）接口四通道熱敏電阻溫度－脈寬轉(zhuǎn)換器，可用于測量四個外接熱敏電阻的溫度，并將所測溫度值轉(zhuǎn)換成一個ＰＷＭ輸出的矩形脈沖序列。每個脈沖的寬度與對應(yīng)熱敏電阻的溫度相關(guān)。由于該器件采用１－Ｗｉｒｅ接口，它可以在只占用微處理器一個Ｉ／Ｏ端口的條件下測量四個被測量點的溫度，因而非常適用于Ｉ／Ｏ端口資源比較緊張的多點分布式溫度測量控制系統(tǒng)。
　　
　�。停粒兀叮叮梗钡闹饕�特點如下：
　　
　　●具有簡單的１－Ｗｉｒｅ接口；
　　
　　●最多可測量四個熱敏電阻的溫度；
　　
　　●流過熱敏電阻的平均電流很小，因而可減小自身發(fā)熱所產(chǎn)生的測量誤差；
　　
　　●采用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，可使熱敏電阻與電源噪聲隔離；
　　
　　●適用于任何溫度范圍的熱敏電阻。
　　
　　圖2MAX6691溫度-脈寬轉(zhuǎn)換時序圖
　　
　�。玻停粒兀叮叮梗钡墓ぷ髟�理
　　
　�。停粒兀叮叮梗辈捎茫保澳_μＭＡＸ封裝，其引腳說明如表１所列。
　　
　　表1MAX6691引腳功能描述
　　
　　引腳序號名稱
　　功能描述
　　
　　1T1外接熱敏電阻RT12T2外接熱敏電阻RT23T3外接熱敏電阻RT34T4外接熱敏電阻RT45R-固定電阻REXT低電位端，外接REXT6R+基準(zhǔn)電壓輸出端，外接REXT7GND電源地8N.C.空腳9I/OI/O端口10VCC正電源（3.0V～5.5V）
　　ＭＡＸ６６９１含有一個漏極開路的Ｉ／Ｏ端口，可以很容易地與各種類型的微處理器Ｉ／Ｏ端口相接。采用ＭＡＸ６６９１測量溫度時，首先由微處理器發(fā)出一個低電平的轉(zhuǎn)換請求脈沖（≥５μｓ）給ＭＡＸ６６９１，然后釋放Ｉ／Ｏ端口。ＭＡＸ６６９１完成溫度轉(zhuǎn)換后，會發(fā)出一個寬度為１２５μｓ的低電平脈沖給微處理器，以表示數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備就緒。此后便可從該脈沖的上升沿開始，依次發(fā)出四個ＰＷＭ脈沖，每個脈沖的寬度與對應(yīng)熱敏電阻的溫度相關(guān)。這樣，當(dāng)微處理器利用內(nèi)部計數(shù)器測出每個脈沖的寬度后，即可直接計算出每個熱敏電阻的溫度值。
　　
　�。停粒兀叮叮梗蓖饨拥乃膫�熱敏電阻ＲＴ１～ＲＴ４中的每一個都依次與固定電阻ＲＥＸＴ構(gòu)成一個電阻分壓器，并由內(nèi)部基準(zhǔn)電壓ＶＲＥＦ供電。當(dāng)微處理器發(fā)出測量請求并釋放Ｉ／Ｏ端口后，ＭＡＸ６６９１將基準(zhǔn)電壓ＶＲＥＦ施加于ＲＥＸＴ的Ｒ＋端。由于ＲＥＸＴ的Ｒ－端依次與四個熱敏電阻ＲＴ１～ＲＴ４相連接，因此，ＭＡＸ６６９１將依次測量出ＶＲＥＦ和電阻ＲＥＸＴ兩端的電壓ＶＥＸＴ，同時利用內(nèi)部的電壓－脈寬轉(zhuǎn)換器將電壓值轉(zhuǎn)換成不同寬度的脈沖（見圖１），然后通過運算得出所測溫度。當(dāng)ＭＡＸ６６９１完成第一個ＶＥＸＴ值（對應(yīng)于ＲＴ１的溫度）的測量后，首先將Ｉ／Ｏ端口電平拉低并保持１２５μｓ，然后保持高電平一段時間ＴＨＩＧＨ１（ＴＨＩＧＨ１與第一個ＶＥＸＴ值成線性關(guān)系），接著再保持低電平一段時間ＴＬＯＷ（ＴＬＯＷ與ＶＲＥＦ值也成線性關(guān)系）。隨后，ＭＡＸ６６９１依次將其它三個熱敏電阻的溫度數(shù)據(jù)按照同樣的方式發(fā)送出去（見圖２）。發(fā)送完畢后，ＭＡＸ６６９１將Ｉ／Ｏ端口釋放為高電平，從而完成一次測量轉(zhuǎn)換過程。其脈沖寬度ＴＨＩＧＨ和ＴＬＯＷ以及電阻ＲＥＸＴ和ＲＴ之間的關(guān)系如下：
　　
　�。裕龋桑牵龋�ＴＬＯＷ＝ＶＥＸＴ／ＶＲＥＦ－０．０００２＝[ＲＥＸＴ／(ＲＥＸＴ＋ＲＴ?)]－０．０００２
　　
　　電壓ＶＥＸＴ與熱敏電阻溫度之間的關(guān)系取決于固定電阻ＲＥＸＴ和熱敏電阻的性質(zhì)。如果熱敏電阻阻值ＲＴ和溫度之間的關(guān)系已知，微處理器就可以利用內(nèi)部計數(shù)器，并通過測量ＴＨＩＧＨ和ＴＬＯＷ的寬度來確定熱敏電阻的溫度。
　　
　　在每次測量轉(zhuǎn)換過程中，ＭＡＸ６６９１會向Ｉ／Ｏ端口發(fā)出四個脈沖。如果某個熱敏電阻對地開路或短路，那么，它所對應(yīng)的脈沖將是一個窄脈沖（ＴＨＩＧＨ≤０．０５ＴＬＯＷ）。
　　
　　３ＭＡＸ６６９１的典型應(yīng)用
　　
　　圖３所示為ＭＡＸ６６９１在單片機測溫系統(tǒng)中的一個典型應(yīng)用電路。該電路中，溫度數(shù)據(jù)的采集采用外部中斷方式，并由單片機從Ｐ１．０口發(fā)出轉(zhuǎn)換請求脈沖，以開放外部中斷０，當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒且脈沖的下跳沿到來時，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。其相應(yīng)的中斷服務(wù)程序流程圖如圖４所示。
　　
　�。唇Y(jié)束語
　　
　　ＭＡＸ６６９１由于采用了單線接口技術(shù)，所以非常適合端口資源緊張的應(yīng)用場合。但由于溫度轉(zhuǎn)換的時間較長，所以不適合于實時性要求比較高的應(yīng)用場合。設(shè)計者在考慮設(shè)計方案時，應(yīng)注意到這一點。
　　
　　
　　
　　
　　
　　摘要：介紹了美國Ｍａｘｉｍ公司生產(chǎn)的四通道熱敏電阻溫度－脈寬轉(zhuǎn)換器ＭＡＸ６６９１的特點、工作原理及其典型應(yīng)用方法，給出了ＭＡＸ６６９１和８０３１單片機的接口連接電路以及相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)采集程序流程。
　　關(guān)鍵詞：溫度傳感器；溫度檢測；ＭＡＸ６６９１
　　
　�。币�言
　　
　　ＭＡＸ６６９１是美國Ｍａｘｉｍ公司推出的一款新型單線（１－Ｗｉｒｅ）接口四通道熱敏電阻溫度－脈寬轉(zhuǎn)換器，可用于測量四個外接熱敏電阻的溫度，并將所測溫度值轉(zhuǎn)換成一個ＰＷＭ輸出的矩形脈沖序列。每個脈沖的寬度與對應(yīng)熱敏電阻的溫度相關(guān)。由于該器件采用１－Ｗｉｒｅ接口，它可以在只占用微處理器一個Ｉ／Ｏ端口的條件下測量四個被測量點的溫度，因而非常適用于Ｉ／Ｏ端口資源比較緊張的多點分布式溫度測量控制系統(tǒng)。
　　
　�。停粒兀叮叮梗钡闹饕�特點如下：
　　
　　●具有簡單的１－Ｗｉｒｅ接口；
　　
　　●最多可測量四個熱敏電阻的溫度；
　　
　　●流過熱敏電阻的平均電流很小，因而可減小自身發(fā)熱所產(chǎn)生的測量誤差；
　　
　　●采用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，可使熱敏電阻與電源噪聲隔離；
　　
　　●適用于任何溫度范圍的熱敏電阻。
　　
　　圖2MAX6691溫度-脈寬轉(zhuǎn)換時序圖
　　
　　２ＭＡＸ６６９１的工作原理
　　
　�。停粒兀叮叮梗辈捎茫保澳_μＭＡＸ封裝，其引腳說明如表１所列。
　　
　　表1MAX6691引腳功能描述
　　
　　引腳序號名稱
　　功能描述
　　
　　1T1外接熱敏電阻RT12T2外接熱敏電阻RT23T3外接熱敏電阻RT34T4外接熱敏電阻RT45R-固定電阻REXT低電位端，外接REXT6R+基準(zhǔn)電壓輸出端，外接REXT7GND電源地8N.C.空腳9I/OI/O端口10VCC正電源（3.0V～5.5V）
　�。停粒兀叮叮梗焙�有一個漏極開路的Ｉ／Ｏ端口，可以很容易地與各種類型的微處理器Ｉ／Ｏ端口相接。采用ＭＡＸ６６９１測量溫度時，首先由微處理器發(fā)出一個低電平的轉(zhuǎn)換請求脈沖（≥５μｓ）給ＭＡＸ６６９１，然后釋放Ｉ／Ｏ端口。ＭＡＸ６６９１完成溫度轉(zhuǎn)換后，會發(fā)出一個寬度為１２５μｓ的低電平脈沖給微處理器，以表示數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備就緒。此后便可從該脈沖的上升沿開始，依次發(fā)出四個ＰＷＭ脈沖，每個脈沖的寬度與對應(yīng)熱敏電阻的溫度相關(guān)。這樣，當(dāng)微處理器利用內(nèi)部計數(shù)器測出每個脈沖的寬度后，即可直接計算出每個熱敏電阻的溫度值。
　　
　�。停粒兀叮叮梗蓖饨拥乃膫�熱敏電阻ＲＴ１～ＲＴ４中的每一個都依次與固定電阻ＲＥＸＴ構(gòu)成一個電阻分壓器，并由內(nèi)部基準(zhǔn)電壓ＶＲＥＦ供電。當(dāng)微處理器發(fā)出測量請求并釋放Ｉ／Ｏ端口后，ＭＡＸ６６９１將基準(zhǔn)電壓ＶＲＥＦ施加于ＲＥＸＴ的Ｒ＋端。由于ＲＥＸＴ的Ｒ－端依次與四個熱敏電阻ＲＴ１～ＲＴ４相連接，因此，ＭＡＸ６６９１將依次測量出ＶＲＥＦ和電阻ＲＥＸＴ兩端的電壓ＶＥＸＴ，同時利用內(nèi)部的電壓－脈寬轉(zhuǎn)換器將電壓值轉(zhuǎn)換成不同寬度的脈沖（見圖１），然后通過運算得出所測溫度。當(dāng)ＭＡＸ６６９１完成第一個ＶＥＸＴ值（對應(yīng)于ＲＴ１的溫度）的測量后，首先將Ｉ／Ｏ端口電平拉低并保持１２５μｓ，然后保持高電平一段時間ＴＨＩＧＨ１（ＴＨＩＧＨ１與第一個ＶＥＸＴ值成線性關(guān)系），接著再保持低電平一段時間ＴＬＯＷ（ＴＬＯＷ與ＶＲＥＦ值也成線性關(guān)系）。隨后，ＭＡＸ６６９１依次將其它三個熱敏電阻的溫度數(shù)據(jù)按照同樣的方式發(fā)送出去（見圖２）。發(fā)送完畢后，ＭＡＸ６６９１將Ｉ／Ｏ端口釋放為高電平，從而完成一次測量轉(zhuǎn)換過程。其脈沖寬度ＴＨＩＧＨ和ＴＬＯＷ以及電阻ＲＥＸＴ和ＲＴ之間的關(guān)系如下：
　　
　�。裕龋桑牵龋�ＴＬＯＷ＝ＶＥＸＴ／ＶＲＥＦ－０．０００２＝[ＲＥＸＴ／(ＲＥＸＴ＋ＲＴ?)]－０．０００２
　　
　　電壓ＶＥＸＴ與熱敏電阻溫度之間的關(guān)系取決于固定電阻ＲＥＸＴ和熱敏電阻的性質(zhì)。如果熱敏電阻阻值ＲＴ和溫度之間的關(guān)系已知，微處理器就可以利用內(nèi)部計數(shù)器，并通過測量ＴＨＩＧＨ和ＴＬＯＷ的寬度來確定熱敏電阻的溫度。
　　
　　在每次測量轉(zhuǎn)換過程中，ＭＡＸ６６９１會向Ｉ／Ｏ端口發(fā)出四個脈沖。如果某個熱敏電阻對地開路或短路，那么，它所對應(yīng)的脈沖將是一個窄脈沖（ＴＨＩＧＨ≤０．０５ＴＬＯＷ）。
　　
　�。常停粒兀叮叮梗钡牡湫蛻�(yīng)用
　　
　　圖３所示為ＭＡＸ６６９１在單片機測溫系統(tǒng)中的一個典型應(yīng)用電路。該電路中，溫度數(shù)據(jù)的采集采用外部中斷方式，并由單片機從Ｐ１．０口發(fā)出轉(zhuǎn)換請求脈沖，以開放外部中斷０，當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒且脈沖的下跳沿到來時，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。其相應(yīng)的中斷服務(wù)程序流程圖如圖４所示。
　　
　�。唇Y(jié)束語
　　
　�。停粒兀叮叮梗庇捎诓捎昧藛尉�接口技術(shù)，所以非常適合端口資源緊張的應(yīng)用場合。但由于溫度轉(zhuǎn)換的時間較長，所以不適合于實時性要求比較高的應(yīng)用場合。設(shè)計者在考慮設(shè)計方案時，應(yīng)注意到這一點。

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