基于12C总线接口的智能温度传感器TMPl01的设计

　　配置寄存器为8位可读/写寄存器,数据格式如表2所列。通过配置寄存器设置器件的工作方式。Rl/R0为温度传感器转换分辨率配置位,可以设定内部．A/D转换器的分辨率及转换时间:F1/F0为故障排队次数配置位,当被测温度连续超过n次(通过设置Fl/F0位),就会有报警输出;POL为ALERT极性位,通过POL的设置,可以使控制器和ALERT输出的极性一致:SD用来设置器件是否工作在关断模式：在关断模式下,向OS/ALERT位写l可以开启一次温度转换,在温度比较模式下,该数据位可提供比较模式的状态。

4 与PICl8F458单片机的接口

　　TMP101以高精度的测量结果和超小型贴片封装广泛应用于各种温度测量系统、电源管理系统、温度监控装置以及恒温控制装置中，通过其串行数据接口线SDA和串行时钟接口线SCL可方便地与微控制器相连接,构成一个温度测量系统。图4所示为PIC18F458单片机与TMP101的连接应用电路。

4.1 PICl8F458简介

　　PICl8F458是美国Microchip公司生产的单片机。片内集成了A/D转换器、EEPROM存储器、比较输出、捕捉输入、PWM输出、I2C和SPI接口、异步串行通信(USART)接口电路、CAN总线接口电路、Flash程序存储器等,功能强大,设计电路简单可靠。

4.2 TMP101初始化设置

　　要获取TMP101中的温度值数据,首先应通过PICl8F458单片机对TMP101内部的配置寄存器、上限温度寄存器和下限温度寄存器进行初始化设置。其过程为:PICl8F458单片机对TMP101写地址,然后写配置寄存器地址到指针寄存器,最后写入数据到配置寄存器。PICl8F458单片机对TMP101配置寄存器写操作的时序如图5所示,上、下限温度寄存器的写时序和配置寄存器的写时序同理。

4.3 TMP101读数据

　　读取TMP101内部温度寄存器当前值的过程是:首先写入要读的TMP101,然后写入要读的TMP101内部温度寄存器,向I2C总线上发送一个"重启动信号",并将TMP101地址字节也重发一次,改变数据的传输方向,从而再进行读取温度寄存器的操作。单片机对TMPl01温度寄存器读操作的时序如图6所示。

　　图6可以解释为:在串行数据线SDA和串行时钟线SCL的时序配合下,将PICl8F458单片机的启动使能位SEN置位建立启动信号时序,紧接着单片机将要读的TMP101地址字节写入缓冲器,并通过单片机内部移位寄存器将字节移送至SDA引脚,8位地址字节的前7位是TMP101的受控地址,后l位为读/写控制位(为"O"时表示写操作)。写地址字节完成后,在第9个时钟脉冲周期内,单片机释放SDA,以便TMP101在地址匹配后,能够反馈一个有效应答信号供单片机检测接收。第9个时钟脉冲之后,SCL引脚保持为低电平,SDA引脚电平保持不变,直到下一个数据字节被送入缓冲器为止。然后再写入要读的TMP101内部温度寄存器地址字节,其过程与TMPl01地址字节的写操作同理。通过向总线上发送"重启动信号",改变数据的传输方向,此时寻址字节也要重发一次,但对TMP101的地址字节已变为读操作,再读取TMP101内部温度寄存器的地址字节,最后读出TMP101内部温度寄存器中的温度值数据字节,被测温度值以符号扩展的16位数字量方式串行输出。单片机每接收一个字节都要反馈一个应答信号,此时要注意单片机反馈的应答信号和TMP101反馈的应答信号是不同的,最后通过设置停止使能位,发送一个停止信号时序到总线上,表明此次通信终止。

5 结束语

　　介绍了基于I2C串行总线接口的数字智能温度传感器TMP101的性能、结构和工作原理,以及与PICl8F458单片机的实际应用,并成功地运用到"基于单片机的智能教室控制系统"中,该系统能显示教室内实际检测到的温度值,并通过RS-485通讯数据线传输到上位机进行实时显示,测量结果精度高，系统运行稳定。