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四通道温度-脉宽转换器MAX6691

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍了美国Maxim公司生产的四通道热敏电阻温度-脉宽转换器MAX6691的特点、工作原理及其典型应用方法,给出了MAX6691和8031单片机的接口连接电路以及相应的温度数据采集程序流程。
  关键词:温度传感器;温度检测;MAX6691
  
  1引言
  
  MAX6691是美国Maxim公司推出的一款新型单线(1-Wire)接口四通道热敏电阻温度-脉宽转换器,可用于测量四个外接热敏电阻的温度,并将所测温度值转换成一个PWM输出的矩形脉冲序列。每个脉冲的宽度与对应热敏电阻的温度相关。由于该器件采用1-Wire接口,它可以在只占用微处理器一个I/O端口的条件下测量四个被测量点的温度,因而非常适用于I/O端口资源比较紧张的多点分布式温度测量控制系统。
  
  MAX6691的主要特点如下:
  
  ●具有简单的1-Wire接口;
  
  ●最多可测量四个热敏电阻的温度;
  
  ●流过热敏电阻的平均电流很小,因而可减小自身发热所产生的测量误差;
  
  ●采用内部基准电压,可使热敏电阻与电源噪声隔离;
  
  ●适用于任何温度范围的热敏电阻。
  
  图2MAX6691温度-脉宽转换时序图
  
  2MAX6691的工作原理
  
  MAX6691采用10脚μMAX封装,其引脚说明如表1所列。
  
  表1MAX6691引脚功能描述
  
  引脚序号名称
  功能描述
  
  1T1外接热敏电阻RT12T2外接热敏电阻RT23T3外接热敏电阻RT34T4外接热敏电阻RT45R-固定电阻REXT低电位端,外接REXT6R+基准电压输出端,外接REXT7GND电源地8N.C.空脚9I/OI/O端口10VCC正电源(3.0V~5.5V)
  MAX6691含有一个漏极开路的I/O端口,可以很容易地与各种类型的微处理器I/O端口相接。采用MAX6691测量温度时,首先由微处理器发出一个低电平的转换请求脉冲(≥5μs)给MAX6691,然后释放I/O端口。MAX6691完成温度转换后,会发出一个宽度为125μs的低电平脉冲给微处理器,以表示数据已准备就绪。此后便可从该脉冲的上升沿开始,依次发出四个PWM脉冲,每个脉冲的宽度与对应热敏电阻的温度相关。这样,当微处理器利用内部计数器测出每个脉冲的宽度后,即可直接计算出每个热敏电阻的温度值。
  
  MAX6691外接的四个热敏电阻RT1~RT4中的每一个都依次与固定电阻REXT构成一个电阻分压器,并由内部基准电压VREF供电。当微处理器发出测量请求并释放I/O端口后,MAX6691将基准电压VREF施加于REXT的R+端。由于REXT的R-端依次与四个热敏电阻RT1~RT4相连接,因此,MAX6691将依次测量出VREF和电阻REXT两端的电压VEXT,同时利用内部的电压-脉宽转换器将电压值转换成不同宽度的脉冲(见图1),然后通过运算得出所测温度。当MAX6691完成第一个VEXT值(对应于RT1的温度)的测量后,首先将I/O端口电平拉低并保持125μs,然后保持高电平一段时间THIGH1(THIGH1与第一个VEXT值成线性关系),接着再保持低电平一段时间TLOW(TLOW与VREF值也成线性关系)。随后,MAX6691依次将其它三个热敏电阻的温度数据按照同样的方式发送出去(见图2)。发送完毕后,MAX6691将I/O端口释放为高电平,从而完成一次测量转换过程。其脉冲宽度THIGH和TLOW以及电阻REXT和RT之间的关系如下:
  
  THIGH/TLOW=VEXT/VREF-0.0002=[REXT/(REXT+RT)]-0.0002
  
  电压VEXT与热敏电阻温度之间的关系取决于固定电阻REXT和热敏电阻的性质。如果热敏电阻阻值RT和温度之间的关系已知,微处理器就可以利用内部计数器,并通过测量THIGH和TLOW的宽度来确定热敏电阻的温度。
  
  在每次测量转换过程中,MAX6691会向I/O端口发出四个脉冲。如果某个热敏电阻对地开路或短路,那么,它所对应的脉冲将是一个窄脉冲(THIGH≤0.05TLOW)。
  
  3MAX6691的典型应用
  
  图3所示为MAX6691在单片机测温系统中的一个典型应用电路。该电路中,温度数据的采集采用外部中断方式,并由单片机从P1.0口发出转换请求脉冲,以开放外部中断0,当数据准备就绪且脉冲的下跳沿到来时,系统将转入中断服务程序。其相应的中断服务程序流程图如图

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