1 概述
隨著微處理器的發(fā)展,，越來(lái)越多的單片機(jī)向著小型,、低成本、低功耗,、高集成度的方向發(fā)展,。NXP(原Philips半導(dǎo)體)公司推出了集成溫度傳感器的芯片P89LPC92X1系列微型處理器，進(jìn)一步為系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)方便,。
P89LPC9251(簡(jiǎn)稱LPC9251)是P89LPC92X1系列的一種,。它是一款高性能數(shù)字微控制器，包括一個(gè)內(nèi)部溫度傳感器,。該傳感器可用來(lái)校正與溫度相關(guān)的信號(hào),，或作為一個(gè)獨(dú)立的溫度計(jì)。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使用LPC9251不僅可以省去如DSl8820,、TMP04等常用的溫度傳感器件,，同時(shí)可以節(jié)省系統(tǒng)設(shè)計(jì)的I／O口資源，以及減小布板PCB的尺寸空間,，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本,。
LPC9251有2個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：ADC0和ADCl。ADCl是一個(gè)8位,、4通道復(fù)用逐次逼近A／D轉(zhuǎn)換器,。ADCO是專門用于片上寬溫度范圍的溫度傳感器，其溫度測(cè)量的范圍是-40℃～+85℃,，在該工作溫度范圍內(nèi)輸出分辨率近似為+11mV／℃,。其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的溫度傳感器，如TMP04的測(cè)量范圍,，適宜于中低溫的測(cè)量,，因此LPC9251溫度傳感器可以在低溫環(huán)境的系統(tǒng)中可靠工作。
2 溫度傳感器
2．1 ADC功能模塊
片上溫度傳感器集成在ADC0功能模塊中,，通過(guò)Anin03通道測(cè)量溫度傳感器Vsen,，其他3個(gè)通道Anin00、Aninol和Anin02暫未使用,。溫度傳感器和內(nèi)部參考電壓Vref(bg)(1．23 V±O．123 V)引腳一起復(fù)用在相同的輸入通道Anin03,。通過(guò)配置CONTROL LOGIC(控制邏輯單元)中TPS-CON寄存器的TSELl和TSELO位來(lái)選擇溫度傳感器還是內(nèi)部參考電壓。
2．2 溫度傳感器使用步驟
為了準(zhǔn)確地測(cè)量溫度值,，必須首先測(cè)量?jī)?nèi)部參考電壓Vref(bg)的電源電壓,。溫度傳感器的電壓計(jì)算公式如下：
在式(1)中，Aref(bg)是Vref的A／D轉(zhuǎn)換的結(jié)果,，Asen是Vsen的A／D轉(zhuǎn)換的結(jié)果,。該溫度傳感器的計(jì)算公式如下：
溫度傳感器的使用步驟如下：
①配置TSEL1和TSEL0為“01”,，選擇內(nèi)部參考電壓,；
②使用ADC獲得Aref轉(zhuǎn)換結(jié)果,；
?、叟渲肨SELl和TSELO為“10”，選擇溫度傳感器,；
?、艿却辽?00μs，使傳感器穩(wěn)定,，然后使用ADC測(cè)量Asen,；
?、萃ㄟ^(guò)公式(1)計(jì)算Vsen；
?、尥ㄟ^(guò)公式(2)計(jì)算溫度的數(shù)值,。
2．3 代碼例程
本代碼將讀出溫度傳感器的數(shù)值，并將溫度的計(jì)算結(jié)果發(fā)送給UARTO,。
ADCO的配置方法如下：
根據(jù)前述溫度傳感器的測(cè)量步驟,，應(yīng)當(dāng)首先測(cè)量?jī)?nèi)部參考電壓Vref(bg)。內(nèi)部參考電壓測(cè)量程序如下：
每次配置TSELl和TSEL0為“10”,，用來(lái)選擇溫度傳感器,。在獲取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果前必須固定地延時(shí)200μs，用來(lái)獲取穩(wěn)定的ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果,。溫度傳感器的計(jì)量程序如下：
2．3．1硬件環(huán)境配置
硬件電路原理如圖1所示,。LPC9251的供電電壓采用3．3 V供電，可以通過(guò)MAX3232輸出給串行口或者74LVC244輸出點(diǎn)亮8個(gè)LED來(lái)實(shí)時(shí)觀測(cè)溫度傳感器的數(shù)值,。PC軟件終端使用的是Tera Term,，用于接收LPC9251串行口發(fā)出的溫度數(shù)據(jù)。該設(shè)置如圖2所示,。
2．3．2 使用LPC9251輸出固定格式的溫度數(shù)值
程序中以固定的間隔測(cè)量溫度傳感器的溫度數(shù)值,，并將計(jì)量的溫度結(jié)果發(fā)送給UARTO,，然后在PC機(jī)上顯示測(cè)量結(jié)果,，如圖3所示。
3 結(jié)論
實(shí)際測(cè)最1000個(gè)溫度數(shù)值,，在工作溫度范圍內(nèi)100個(gè)離散溫度點(diǎn)讀數(shù)的最大標(biāo)準(zhǔn)偏差僅為2．5個(gè)ADC最小分辨率或O．25％誤差,，說(shuō)明LPC-925l的片上溫度傳感器具有極佳的重復(fù)性。由此看來(lái),，LPC9251的重復(fù)性比市場(chǎng)上大多數(shù)性能出色的溫度傳感器還好,。使用LPC9251用于片上溫度監(jiān)控，具有體積小,、功耗低,、精度高、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),，可以比較容易地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)功能,，有一定的推廣價(jià)值。