【2019年整理】10位低功耗数字温度传感器的应用AD7414、AD7415、AD7416、AD7814

1、10位低功耗数字温度传感器的应用 武汉力源电子股份有限公司应用推广部（430079）苏亦雄 摘 要 采用10位低功耗数字温度传感器进行温度测控，可大大简化设计方案，系统性能也更加稳定。重点介绍这种传感器的结构和使用 关键词数字温度传感器OTI输岀故障排队 1概述 AD公司生产的数字温度传感器，内部包括一个带隙温度传感器和一个10位A/D转换器，精度可达0.25 C,是LM75的升级替换产品。可广泛应用于个 人计算机、电子测试设备、办公设备、家用电器、过程控制等场合。 该系列有：AD7414 AD7415 AD7416 AD7814等四种型号，它们的工作原理相同，主要参数见表 1,引脚排列如图1

2、所示，引脚说明见表 2。 表1主要参数 AS L USD A SD A AD7414 AD7415 GN D F Tl OTI GN D 图1引脚图 上限腎石番 率行腔减提口 蔚僚晶度 AD7416 A 地捋IT 下限歸存器 可设点 比较番 妊障 4计歡莠 1GND 鼻 1 1 S DA J SCL 图2 AD7416功能框图 2器件主要组成 以AD7416为例，器件功能框图如图2所示。由带隙温 度传感器、10位A/D转换器、温度寄存器、可设点比较器、 故障排队计数器等组成。 2.1带隙温度传感器和10位A/D转换器 传感器将温度转换成电压，再由A/D转换器转换成10 位数字量送温度值寄存器。

3、A/D转换器的一次转换时间约 表2引脚说明 脚称 弓 各 说明 GND 电源地 AS 逻辑输入，从三个l2C地址中选其一的地址输入 VDd 正电源电压，2.75.5V 400 gs。 2.2温度值寄存器 温度值寄存器是一个16位只读寄存器，它的高10位 D15D6由A/D转换器送来的数字量以补码格式储存，低6位 D5D未用，如表3所示。 温度数据格式见表4（小数点在D8、D7之间）。该表中 显示了 A/D转换器的全部理论范围128C至+127C。实际应 用中，温度的测量范围将取决于器件的正常工作温度范围，表 中所列的数据为理论工作范围中的一些典型值。 |SCL 串行总线时钟 OTI 超温掉电输

4、岀（漏极开路） SDA 1 数字I/O。双向数据串行总线，漏极开路输出 AA 串行总线地址可编程的低 3位 DIN 串行数据输入 SCLK 串行时钟输入 片选输入 DOUT 串行数据输岀 2.3可设点比较器 表3温度值寄存器 ID3 莎 冋 DT 冋 |D6 I D5 D0 冋 E1 B7 叵 冋 B2 B |B0 |未用 表4温度值寄存器 它对实际测量温度与预先设定的高 （TOTI ）和低（THYST ）门限（寄 存在图2中所示的上、下限寄存器中）进行比较，并在超温指示输岀端（OTI） 输出一个指示信号。OTI输出端需一个外部上拉电阻，通常为 10kQ。 图3是一简单的风扇控制器，当温度超过

5、80C时它将接通冷却风扇， 而在温度降到75C时关断风扇。 2.4故障排队计数器 为了避免在噪声环境下的误触发， 器件提供了一个故障排队计数器。 例如，如果故障排队设置为 4,则必须连续4次的测量温度大于 TOTI （或小 于THYST，OTI才输出有效。任何打断了这种持续的读操作将复位故障排 队计数器，所以如果有三次读数大于TOTI，接着有一次读数小于 TOTI，则 故障排队计数器将被复位而不会触发0TI。 3使用方法 3.1数字温度传感器的安装 数字温度传感器可用于表面或空气温度检测。如用热传导的粘合剂将器件粘 附在一个表面上，则管芯温度与表面温度之差大约在0.2 C之内。当环境空 气温度

6、与被测量的表面温度不同时，应将器件的背面和引线与空气隔离。接 地引脚是通向管芯的最主要的热量路径，必须保证接地引脚也与被测温的表 面有良好的热接触。数字温度传感器封装的小型化使其可以被安装在密封的 金属探头中进行温度测量。 3.2器件地址 AD7814的地址由其片选信号决定； AD7416的地址由 A、A、A决定，地址格式为：1001 A2A1A R/W; AD7414和AD7415的地址见表 5。 3.3多个数字温度传感器的系统 D7416串行地址的低3位可以由用户设置，允许从 1001000至 1001111共8个地址中选择。图 4示出了有8个AD7416接到一个串行总线 3风扇控制 的系

7、统，它们的OTI输岀“线与”，形成一个公共的中断请求线。 表 5 AD7414/AD7415 的地址 器件型号 I AS引脚连接方式 器件地址 AD7414.0 Floal 1001 000 AD7414.0 GND 1001 001 AD7414.0 Vdd 1001 010 AD7414.1 Floal 1001 100 AD7414.1 GND 1001 101 AD7414.1 IVdd 1001 110 二 ar N Jd iJjHIi AW* AD Hit J 图48个AD7416并联 图 5 评 估 电 路 4应用实例 硬件原理图见图5。这是一个评估电路，可同时安装三片数字温度传

8、感器：AD7414、AD7416 AD7814,软件轮流显示各器件所测得的环境温度, 并模拟OTI输出，用LED指示。现作如下几点说明： （1）各器件的地址不同，而 SDA DOUT引线可直接相连；AD7414 AD7416的OTI输出线与（低电平有效），现作超限报警指示。 （2 ）因温度的惯性系数较大，可采用简便有效的移动平均法、中值法、低通滤波法等进行软件滤波。在实际应用中，可边采样，边计算其平 均值，以其平均值作为温度采样值。采样次数为816次即可。 （3） 本系统采用LCM103液晶模块作温度显示，X25045作上电复位及看门狗用。 （4）AD7414 AD7416 AD7814的温度

9、数据采样参考程序如下： ;伪定义 ADCH EQU 32H ;采样值高字节 ADCL EQU 31H ;采样值低字节 ADCNUM EQU 30H ;采样次数 ADCS BIT P1.5 ;AD7814 片选 ADSCLK BIT P1.1 ;AD7814 时钟 ADDOUT BIT P1.7 ;AD7814数据输出 ADSCL BIT P1.1 ;AD7416 时钟 ADSDA BIT P1.7 ;AD7416 数据 I/O ;程序初始化 ； AD7814 的采样参考程序 SAMPLE78 MOV ADCNUM, #8 ; 采样 8 次 SE078: CLR ADCS ; 选中 AD7814

10、 MOV R7, #16 ;产生 16 个取数脉冲 MOV ADCH, #0 ;A/D 值高字节 MOV ADCL, #0 ;A/D 值低字节 SE178: CLR NOP NOP ADSCLK JB ADDOUT, SE178 SE378: CLR NOP NOP ADSCLK MOV C, ADDOUT MOV A, ADCL RLC A MOV ADCL, A MOV A, ADCH RLC A MOV ADCH, A SETB NOP NOP ADSCLK DJNZ R7, SE378 SETB ADCS ；进行数据处理 DJNZ RET ADCNUM, SE078 ； AD7416

11、的采样参考程序； AD7414 、 AD7415 与 AD7416 相似，但地址不同。 SAMPLE74 MOV ADCNUM, #8 ；连续采样 8 次 SE074： MOV R6, #9EH ；片选 AD7416 的地址写操作 MOV R5, #1 ；选中配置寄存器 MOV R4, #18H ；给配置寄存器赋值 LCALL WRCOM ；三字节的写操作 MOV R6，#10011110B MOV R5， #3 ；选中温度上限寄存器 MOV R4， #40H ；上限温度 =64 LCALL WRCOM MOV R6，#10011110B MOV R5， #2 ；选中温度下限寄存器 MOV R

12、4， #20H ；上限温度 =32 LCALL WRCOM MOV R6，#10011110B MOV R5， #0 ；选中温度寄存器 MOV WREXE ；两字节的写操作 MOV DATA1 ， #10011111B ；片选 AD7416 ，读操作 LCALL RDCOM ；数据处理 DJNZ ADCNUM ，SE074 ；采样未完，返回 WRCOM ： LCALL BEGIN ；三字节的写操作 MOV DATA1 ， R6 LCALL OUTBYTE ；输出字节 MOV DATA1 ， R5 LCALL OUTBYTE MOV DATA1 ， R4 LCALL OUTBYTE LCALL

13、RET STOP WREXE ： LCALL BEGIN ；两字节的写操作 MOV DATA1 ， R6 LCALL OUTBYTE MOV DATA1 ， R5 LCALL OUTBYTE LCALL RET STOP RDCOM ： LCALL BEGIN ；读操作 LCALL OUTBYTE LCALL INBYTE ；输入字节 MOV ADCH ， DATA1 LCALL NACK ； MCU 使 ADSDA 数据线变为低电平 LCALL INBYTE MOV ADCL ， DATA1 LCALL ACK ； MCU 使 ADSDA 数据线变为高电平 LCALL RET STOP OU

14、TBYTE: MOV R7,#8 ;输出字节 OE1： MOV RLCA A，DATA1 MOV ADSDA ， C MOV DATA1 ， A LCALL CLOCK DJNZ R7，OE1 LCALL RET ACK ； AD7416 产生应答 INBYTE ： SETB ADSDA ；输入字节 MOV R7，#8 INE1 ： LCALL CLOCK MOV A，DATA1 RLCA NACK ： ACK ： STOP： BEGIN ： MOV DJNZ RET CLR LCALL RET SETB LCALL RET CLR SETB NOP NOP NOP NOP SETB RET

15、SETB SETB DATA1 ， A R7，INE1 ADSDA ； AD7416 无应答 CLOCK ； ADSDA 数据线为 0，一个时钟脉冲之后， ADSDA 为 1 ADSDA ； AD7416 有应答 CLOCK ； ADSDA 为 1，一个时钟脉冲之后， ADSDA 为 0 ADSDA ；产生停止信号 ADSCL ADSDA ADSDA ；产生开始信号 ADSCL NOP NOP NOP NOP NOP CLR ADSDA NOP NOP NOP NOP CLR ADSCL CLOCK ： RET NOP SETB NOP NOP ；产生时钟脉冲 ADSCL NOP NOP MOV CLR RET C，