10位低功耗数字温度传感器的应用AD7414、AD7415、AD7416、AD7814

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输出故障排队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℃，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所示，引脚说明见表2。

表1 主要参数图1 引脚图图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。

A/D转换器的一次转换时间约表2 引脚说明400μs。

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D15～D6由A/D转换器送来的数字量以补码格式储存，低6位D5～D0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－128℃至+127℃。

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。

表3 温度值寄存器2.3 可设点比较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，并在超温指示输出端（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10kΩ。

图3是一简单的风扇控制器，当温度超过80℃时它将接通冷却风扇，而在温度降到75℃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OTI。

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℃之内。

当环境空气温度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 器件地址表4 温度值寄存器AD7814的地址由其片选信号决定；AD7416的地址由A0、A1、A2决定，地址格式为：1001 A2A1A0 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接到一个串行总线的系统，它们的OTI输出“线与”，形成一个公共的中断请求线。

图3 风扇控制器表5 AD7414/AD7415的地址图4 8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8～16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的温度数据采样参考程序如下：；伪定义ADCH EQU32H；采样值高字节ADCL EQU31H；采样值低字节ADCNUM EQU30H；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AD7814MOV 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 ADSCLKNOPNOPJB ADDOUT, SE178SE378:CLR ADSCLKNOPNOPMOV C, ADDOUTMOV A, ADCLRLC AMOV ADCL, AMOV A, ADCHRLC AMOV ADCH, ASETB ADSCLKNOPNOPDJNZ R7, SE378SETB ADCS······；进行数据处理DJNZ ADCNUM, SE078RET；AD7416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，#10011110BMOV R5，#3 ；选中温度上限寄存器MOV R4，#40H ；上限温度=64LCALL WRCOMMOV R6，#10011110BMOV R5，#2 ；选中温度下限寄存器MOV R4，#20H ；上限温度=32LCALL WRCOMMOV R6，#10011110BMOV 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，R6LCALL OUTBYTE ；输出字节MOV DATA1，R5LCALL OUTBYTEMOV DATA1，R4LCALL OUTBYTELCALL STOPRETWREXE：LCALL BEGIN ；两字节的写操作MOV DATA1，R6LCALL OUTBYTEMOV DATA1，R5LCALL OUTBYTELCALL STOPRETRDCOM：LCALL BEGIN ；读操作LCALL OUTBYTELCALL INBYTE ；输入字节MOV ADCH，DA TA1LCALL NACK ；MCU使ADSDA数据线变为低电平LCALL INBYTEMOV ADCL，DATA1LCALL ACK ；MCU使ADSDA数据线变为高电平LCALL STOPRETOUTBYTE:MOV R7,#8 ;输出字节OE1：MOV A，DATA1RLCAMOV ADSDA，CMOV DATA1，ALCALL CLOCKDJNZ R7，OE1LCALL ACK ；AD7416产生应答RETINBYTE：SETB ADSDA ；输入字节MOV R7，#8INE1：LCALL CLOCKMOV A，DATA1RLCAMOV DATA1，ADJNZ R7，INE1RETNACK：CLR ADSDA ；AD7416无应答LCALL CLOCK ；ADSDA数据线为0，一个时钟脉冲之后，ADSDA为1RETACK：SETB ADSDA ；AD7416有应答LCALL CLOCK ；ADSDA为1，一个时钟脉冲之后，ADSDA为0RETSTOP：CLR ADSDA ；产生停止信号SETB ADSCLNOPNOPNOPNOPSETB ADSDARETBEGIN：SETB ADSDA ；产生开始信号SETB ADSCLNOPNOPNOPNOPNOPCLR ADSDANOPNOPNOPNOPCLR ADSCLRETCLOCK：NOP；产生时钟脉冲SETB ADSCLNOPNOPNOPNOPMOV C，ADSDACLR ADSCLRET总之,采用数字温度传感器，可使设计者完全打破传统的设计模式:传感器-运放-A/D转换，从而大大简化了设计方案，提高了电路的可靠性，轻松地实现标度变换过程。

参考文献1 AD7416具有二线接口的10位低功耗数字温度传感器数据手册. 武汉力源电子股份有限公司, 1999.82 AD7414 Data sheet. AD公司3 AD7415 Data sheet. AD公司4 AD7814 Data sheet. AD公司。