温度传感器及其与微处理器接口

温度的测量控制一般采用各式各样的温度传感器，常用的温度传感器及其测温范围（℃）为：热电偶（-84～2300），热电阻（-200～850），热敏电阻（-55～300），半导体（- 55～150）。根据温度传感器输出方式及接口方式的不同，大体可以分为模拟温度传感器和数字温度传感器。模拟温度传感器输出的模拟信号，必须经过专门的接口电路转换成数字信号后才能由微处理器进行处理。数字温度传感器输出的数字信号，一般只需少量外部元器件就可直接送至微处理器进行处理。随着计算机及半导体技术的飞速发展，温度传感器尤其是具有数字接口的半导体温度传感器得到广泛的应用和快速的发展。

1 模拟温度传感器

1.1 输出电压或电流信号的模拟温度传感器

传统的热电侧、热电阻、热敏电阻及半导体温度传感器都是将温度值经过一定的接口电路转换后输出模拟电压或电流信号，利用这些电压或电流信号即可进行测量控制。如果想将这种模拟信号转换成微处理器可以处理的信号，需利用模数转换器将其转换为数码，然后由微处理器读取即可，如图1所示。

另一种转换方式是进行V/F变换。V/F变换器实际上是一个振荡频率随控制电压变化而变化的振荡电路。其特点是有良好的精度、线性度和积分输入，且电路简单。图2为微算是器与V/F变换器及温度传感器的接口电路。其中V/F变换器采用AD公司的AD654。通过调整，AD654可输出0～500kHz的脉冲串，将输出与单片机的定时器/计数器T1相连进行计数，并用定时器T0进行定时。通过对所计的数进行计算与转换，便可得到传感器当前温度值。

电压输出温度传感器的主要特点是电源电压和电流比较低，在传输线路电压降和电压噪声不是主要影响因素时，其电压输出可直接成为控制系统和数据采集系统的输入信号。常用的电压输出半导体温度传感器有AD公司的TMP35/36/37、NS公司的LM35/45/50/60等。

在某些特殊场合，需使用电流输出的温度传感器。电流输出温度传感器的主要特点是输出阻抗高，输出电流不受传输线路电压降和电压噪声的影响，且对电源电压的脉冲和漂移具有很强的抑制能力。电流输出温度传感器欲与微处理器接口时，一般需将电流变成电压，然后再用A/D转换器转换成微处理器可以处理的信号。这样的传感器有AD公司的AD590、TMP17等。

1.2 输出跳变信号的模拟温度传感器

在某些系统中，并不需要知道精确的温度值，而只需了解温度是否高于或低于某特定值即可。该信息可用来触发风扇、空调、加热器等控制单元、这种特殊的模拟温度传感器一般只是输出跳变信号进行控制，通常称之为温度控制器。

用一个电压比较器取代图1中的ADC，产生的1位输出可驱动微控制器的一条I/O线，如图3所示。为避免电源电压变化的影响，比较器的门限电压可取自电压基准而非电源电压。

将传感器与比较器组合电路进行集成，使系统坦步简化。这种集成的温度控制器经常被称为温度开关。这种单片器件组合了传感器、比较器、电压基准和必要的电阻等多种器件。当温度超过预设门限时，输出电平发生跳变，控制加温或致冷器件通断。MAXIM公司的MAX6501/6502是热温开关，从厂家45℃到95℃预置了6种温度门限。MAX6503/6504是冷温开关，其温度门限为-15℃和5℃两种。MAC6501/6503为开漏输出，低电平有效，MAX6502/6504为推拉输出，高电平有效。MAX6501的输出经上拉电阻后可以直接驱动微处理器的中断或复位，如图4所示。MAX6502的输出经简单驱动后，可以直接控制风扇工作。通过一些简单的电路配合，还可以将其应用于温度窗口报警。分层次控制等。这样的芯片还是 AD公司的AD22105等。

2 数字温度传感器

将模拟温度传感器与数字转换接口电路集成在一起，就成为具有数字输出能力的数字温度传感器。随着半导体技术的迅猛发展，半导体温度传感器与相应的转换电路、接口电路以及和种其它功能电路逐渐集成在一起，形成了功能强大、精确、价廉的数字温度传感器。

2.1 单线输出的数字温度传感器

单线输出的特点是接口电路简单，测出的温度值精确，所以在一般应用中，这种世馘 得到了偏爱。由于只有一根输出线，测量出的温度值必须转换成某种方式进行输出。常见输出方式有时间输出、频率输出及数值输出等，然后再由微处理器将温度传感器输出的信号转换成真实温度值，进行进一步的算是与控制。

2.1.1 时间输