MP03/04型数字温度传感器的应用

1 远程测温电路

远程测量温度时，传输线上存在着较高的共模电压，须用光耦合器(以下简称光耦)对输出端进 行隔离。三种光耦隔离电路分别如图1(a)、(b)、(c)所示。

(a)图为普通光耦隔离电路。TMP03能够承受5 mA以下的灌电流，可直接与光耦中LED发光二极管的阴极连通。此时上拉电阻 R1还起到限流作用，防止LED过流损坏。取 R1=620欧姆，当DOUT端呈低电平时，灌电流小于1 mA，LED上的正向压降仅为1 V左右。需要注意的是，光耦合器的开启和关闭时间必须完全相同，否则会导致被传输的数据 发生错误。某些达林顿型光耦合器(例如4N32)的开启时间远大于关闭时间，不能在此使用。

(b)图中增加了1只2N2907型PNP管，目的是给LED提供较大的工作电流。

(c)图中采用施密特整形输出的光耦合器，能降低传输噪声。

进行远程测温时，TMP03/04远优于模拟输出式温度传感器。这是因为它输出的是数字信号，比模 拟信号的抗干扰能力强。远程传输信号时不得影响t 1/t2的比率，必要时还可加1片ADM485型RS-485 差分线驱动器，电路如 图 2 所示。该电路能准确传输1200 m远的温度信号。ADM485中的发射器和接收器所造成的滞后时间误差仅为5 ns，不会影响t1、t2 值。在RS-485总线上可以接32片ADM485。

2 TMP03/04与80C51单片机的接口电路

TMP03/04配上单片机后，很容易用微机中的计数器分别测得 t1、t2，再用软件计算出温度值。因为TMP03/04是用时间比率(t1/t2)来计量温度的，所以并不要求微机的计数频率十分精确，但计数频 率应足够高。

TMP04与80C51单片机的接口电路如 图 3 所示。该接口电路非常简单，在温度传感器与单片机之间 仅需单线连接，TMP04的输出数据可直接加到80C51的P1.0口。若按传统的串行通信输入协议，至 少需要3条线(数据线、时钟线和片选信号线)，甚至更多。这是因为TMP03/04的输出数据仅代表 t1与t2的比率，这与通常讲的二进制数据完全不同。





80C51内部有2个16位计数器，并且是由2个专用寄存器分别控制的。TMOD寄存器亦称定时器 模式寄存器，专门控制定时器0和定时器1的工作模式，决定哪个定时器工作。TCON寄存器则用来 控制定时器0和定时器1的计数起止时间。这样很容易分别测出 t1、t2。80C51采用12 MHz晶振频率时，经内部12分频器后获得1 MHz的计数频率，计数周期为1us。

接口电路的程序清单如下：  

;TMP04与8051的接口测试  
;使用定时器0和1来测量占空比
;这个程序分三步
;① 清除定时寄存器，然后等待P1.0输入脚上出现0-1的跳变(此引脚与TMP04的输出相连)
;② 一旦P1.0变为高，定时器0开始启动。然后程序开始循环检测P1.0  
;③ 一旦P1.0变为低，定时器0停止，同时定时器1启动。程序又再次循环检测P1.0，直到P1.0变低，定时器1停止， 从而TMP04的t1和t2 的数值就会存储在特殊功能寄存器8AH到8DH(TL0到TH1)中

;主控程序
$MOD51  
$TITLE(TMP04 Interface, Using T0 and T1)  
$PAGEWIDTH(80)  
$DEBUG
$OBJECT; 变量声明
PORT1 DATA 90H ; 端口1  
;TCON DATA 88H ; 定时器控制
;TMOD DATA89H ; 定时器模式
;TH0 DATA 8CH ; 定时器0高字节
;TH1 DATA 8DH ; 定时器1高字节  
;TL0 DATA 8AH ; 定时器0低字节
;TL1 DATA 8BH ; 定时器1低字节  
ORG 100H ; 任意的起始地址
READ_TMP04: MOV A,#00 ; 先清除寄存器
MOV TH0,A
MOV TH1,A
MOV TL0,A ;
MOV TL1,A ;  
WAIT_LO: JB PORT1.0,WAIT_LO ; 等待TMP04输出变高  
MOV A,#11H ; 准备好启动定时器0  
MOV TMOD,A  
WAIT_HI: JNB PORT1.0,WAIT_HI ; 等待输出变高
; 在TMP04输出变高期间定时器0运行  
SETB TCON.4
WAITTIMER0: JB PORT1.0,WAITTIMER0
CLR TCON.4;  
；在TMP04输出变低期间定时器1运行
SETB TCON.6 ; 启动定时器1
WAITTIMER1: JNB PORT1.0,WAITTIMER1
CLR TCON.6 ; 停止定时器1
MOV A,#0H ; 准备停止定时器
MOV TMOD,A  
RET
END

上述程序用来监视TMP04的输出，并且开启或关闭相应的计数器来测量 t1与t2的比率。当TMP04 输出为高电平(对应于t1)时，由定时器0进行记 录；当输出呈低电平(对应于t2)时，由定时器1 记录。记录结果存储在特殊功能寄存器SFR的08AH~08DH单元中。

在调用读TMP04的程序时，计数寄存器就被清零。程序首先将计数器置成16位模式，然后等待 TMP04输出为高电平。当P1.0口输入高电平时，定时器0开始工作，程序用来监视输入口计数器进行 累加计数。一旦TMP04输出为低电平，定时器0就停止计数，而定时器1开始计数，直到TMP04的输 出又变成高电平为止。执行完上述子程序之后，定时器0中的 t1值和定时器1中的t2 值，分别存入各自的专用寄存器中。最后由软件计算出被测温度to由于80C51与TMP04属于异步操作，因此从TMP04的输出电平发生跳变、到定时器开始工作之间，必 须加上延迟时间。这个延迟时间从0us开始，到识别转换指令为止。控制80C51跳转到某位置的指 令，需要24个时钟周期，即24/12 MHz=2uso在+25°C时，由2us延迟时间所造成的测温误差约为±0.15 °C，一般可忽略不计。