P89LPC9251片上温度传感器的使用方法

1  概述

随着微处理器的发展，越来越多的单片机向着小型、低成本、低功耗、高集成度的方向发展。NXP(原Philips半导体)公司推出了集成温度传感器的芯片P89LPC92X1系列微型处理器，进一步为系统设计带来方便。

P89LPC9251(简称LPC9251)是P89LPC92X1系列的一种。它是一款高性能数字微控制器，包括一个内部温度传感器。该传感器可用来校正与温度相关的信号，或作为一个独立的温度计。在嵌入式系统设计中，使用LPC9251不仅可以省去如DS18B20、TMP04等常用的温度传感器件，同时可以节省系统设计的I／O口资源，以及减小布板PCB的尺寸空间，进一步降低了系统设计的成本。

LPC9251有2个模数转换模块：ADC0和ADC1。ADC1是一个8位、4通道复用逐次逼近A／D转换器。ADC0是专门用于片上宽温度范围的温度传感器，其温度测量的范围是-40℃～+85℃，在该工作温度范围内输出分辨率近似为+11 mV／℃。其性能远远高于一般的温度传感器，如TMP04的测量范围，适宜于中低温的测量，因此LPC9251温度传感器可以在低温环境的系统中可靠工作。

2  温度传感器

2.1  ADC功能模块

片上温度传感器集成在ADC0功能模块中，通过Anin03通道测量温度传感器Vsen，其他3个通道Anin00、Anin01和Anin02暂未使用。温度传感器和内部参考电压Vref(bg)(1.23 V±0.123 V)引脚一起复用在相同的输入通道Anin03。通过配置CONTROL LOGIC(控制逻辑单元)中TPSCON寄存器的TSEL1和TSEL0位来选择温度传感器还是内部参考电压。

2.2温度传感器使用步骤

为了准确地测量温度值，必须首先测量内部参考电压Vref(bg)的电源电压。温度传感器的电压计算公式如下：



在式(1)中，Aref(bg)是Vref的A／D转换的结果，Asen是Vsen的A／D转换的结果。该温度传感器的计算公式如下：



温度传感器的使用步骤如下：

    ①配置TSEL1和TSEL0为“01”，选择内部参考电压；
    ②使用ADC获得Aref转换结果；
    ③配置TSEL1和TSEL0为“10”，选择温度传感器；
    ④等待至少200 μs，使传感器稳定，然后使用ADC测量Asen；
    ⑤通过公式(1)计算Vsen；

⑥通过公式(2)计算温度的数值。

2.3  代码例程

本代码将读出温度传感器的数值，并将温度的计算结果发送给UART0。

ADC0的配置方法如下：



根据前述温度传感器的测量步骤，应当首先测量内部参考电压Vref(bg)。内部参考电压测量程序如下：



每次配置TSEL1和TSEL0为“10”，用来选择温度传感器。在获取ADC转换结果前必须固定地延时200 μs，用来获取稳定的ADC转换结果。温度传感器的计量程序如下：



(编者注：LPC9251温度传感器完整的DEMO代码见本刊网站www．mesnet．com．cn。)

2.3.1硬件环境配置

硬件电路原理如图1所示。LPC9251的供电电压采用3.3 V供电，可以通过MAX3232输出给串行口或者74LVC244输出点亮8个LED来实时观测温度传感器的数值。PC软件终端使用的是Tera Term，用于接收LPC9251串行口发出的温度数据。该设置如图2所示。





2.3.2使用LPC9251输出固定格式的温度数值

程序中以固定的间隔测量温度传感器的温度数值，并将计量的温度结果发送给UART0，然后在PC机上显示测量结果，如图3所示。



3  结论

实际测量1000个温度数值，在工作温度范围内100个离散温度点读数的最大标准偏差仅为2.5个ADC最小分辨率或0.25％误差，说明 LPC9251的片上温度传感器具有极佳的重复性。由此看来，LPC9251的重复性比市场上大多数性能出色的温度传感器还好。使用LPC9251用于片上温度监控，具有体积小、功耗低、精度高、易于实现等优点，可以比较容易地实现系统温度监测功能，有一定的推广价值。

作者：陈敏 邓颖
来源：《单片机与嵌入式系统应用》2010年01期