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兼容SPI接口的低功耗数字温度传感器ADT7301及其接口技术

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:ADT7301是AD公司推出的13位数字温度传感器芯片。该芯片采用+2.7V~+5.5V电源供电,具有温度转换精度高、功耗低、串行接口灵活方便等特点。文中介绍了ADT7301的主要特性,并以其与8052接口为例,给出了ADT7301的串行接口电路、应用程序。
  关键词:温度传感器;SPI;ADT7301
  
  1概述
  
  ADT7301是一个完整的温度监测系统,有SOT-32和MSOP两种封装形式。在芯片内部集成了一个用于温度监测的带隙温度传感器和一个13位AD转换器,其最小温度分辨率为0.03125°C。ADT7301带有一个非常灵活的串行接口,可非常容易地与大多数微控制器接口;而且该接口还可与SPITM、QSPI及MICROWIRETM协议及DSP接口兼容,通过串口控制可使器件处于待机模式。ADT7301的宽供电电源范围、低供电电流及与SPI兼容的接口使得该器件非常适合于个人计算机、办公设备及家电设备等各种领域。
  
  ADT7301功能特性如下:
  
  ●供电电源+2.7V~+5.5V;
  
  ●内含13位数字温度传感器;
  
  ●测温精度为±0.5℃;
  
  ●具有0.03125℃温度分辨率;
  
  ●工作电流典型值为1μA;
  
  ●带有SPI及DSP兼容的串行接口;
  
  ●工作温度范围宽达-40~+150℃;
  
  ●采用节省空间的SOT-23和MSOP封装。
  
  2内部结构与管脚说明
  
  2.1管脚描述
  
  ADT7301模块的内部结构如图1所示。该器件具有6脚SOT-23和8脚MOSP两种封装形式,各引脚的功能如下:
  
  GND:模拟地和数字地;
  
  DIN:串行数据输入口。装入芯片控制寄存器的数据可在时钟SCLK上升沿通过该管脚串行输入;
  
  VDD:供电电源正输入端。供电电源范围为:+2.7V~+5.5V;
  
  SCLK:与串行端口对应的串行时钟输入;
  
  CS:片选输入,低电平有效;
  
  DOUT:串行数据输出端口。温度值在串行时钟SCLK的下降沿通过该管脚串行输出。
  
  ADT7301的串行接口由CS、SCLK、DIN及DOUT四线构成。将CS和DIN接地可使该接口工作于两线模式,在这种模式下,该接口只能通过DOUT来读取数据寄存器中的值。推荐使用CS端口,这样有利于ADT7301与其主控器件之间同步。DIN端口用于写控制寄存器,也可使芯片处于节电模式。使用时,在电源和地线之间应加一个0.1μF的去耦电容。
  
  图2
  
  2.2工作过程与应用时序
  
  ADT7301内部集成有晶体振荡器,所以工作时只需在串口接入时钟,而不需再提供A/D转换时钟。该芯片具有两种工作模式,即正常工作模式和节电工作模式。在正常工作模式,内部时钟振荡器将驱动自动转换时序,从而使芯片每秒钟对模拟电路上电一次,以进行一次温度转换。完成一次温度转换一般需800μs,转换结束后,芯片的模拟电路自动断电,并在1秒钟后自动上电。因此,在温度值寄存器中总可以得到最新的温度转换值。
  
  通过设置ADT7301控制寄存器可将其设置为节电模式。在节电模式下,片内振荡器被关闭,ADT7301不进行温度转换,直到恢复到正常工作模式。可向控制寄存器中写零使其恢复到正常工作模式。在进入节电模式前其温度转换结果即使在进入节电模式后仍可被正确读取。
  
  在正常转换模式下,执行读/写操作时,其内部振荡器可在读写操作结束后自动复位,以使温度转换器能够重新进行温度转换。若在ADT7301进行温度转换过程中执行读写操作则会使其自动停止转换,并在串行通讯结束后又重新开始,而读取的温度值是前一次的转换结果。ADT7301执行读/写操作时的时序如图2所示。
  
  当片选端口CS为低时,SCLK时钟输入有效,而在执行读操作后,系统会将2位零标志位、1位符号位和13位的数据位在16个时钟脉冲下降沿从温度值寄存器中取出。如果CS持续为低的时间超过16个SCLK时钟周期,ADT7301将循环输出2位零标志位加14位数值位。而一旦CS变为高电平,DOUT输出端将处于高阻状态此时输出数据将在SCLK的下降沿被锁存在DOUT线上。
  
  ADT7301的写操作与读操

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