TMP05/06 Temperature Sensor and Its Application

DU Lixia, DAI Suiyu

(Dept. of Information Engineering and Automation of Kunming Universit y of Science and Technology, Kunming 650051, China)

　　Keywords: digital temperature sensor; micro?controller unit; P WM; daisy?chain mode

1TMP05/06的工作原理
1.1內部結構及引腳功能
　　TMP05/06的內部結構框圖如圖1所示。

1.2測溫原理
　　TMP05/06的工作原理是將被測溫度的模擬量轉換為數字量，并將數字化信號編碼成時 間比率(TH/TL)的形式。TH和 TL在時間上是連續的，用同一時鐘即可獲得二者的比率，因此，溫度信 號與時間比率有關。
　　TMP05/06的輸出為方波信號，25℃時，輸出方波的周期為116ms(典型值，CONV/IN引腳為浮 置 )，高電平的持續時間T?H是固定的，而低電平的持續時間卻隨著溫度而 變化。當CONV/IN引腳設置為低或者浮置時，可以通過式(1)計算溫度：
　　t(℃)=421-751TH/TL　　　　　　(1)?
　　若設置為高電平，則通過式(2)來計算：?
　　t(℃)=421-93.875TH/TL　　　　(2)?
　　其中，TH和TL的值可以通過微處理器的定時/計數 口很容易地讀取，然后編程即可實現上述算法，從而得到所測溫度值。
1.3性能特點
　　在0℃～70℃溫度范圍內精度為±1℃，25℃時達±0.5℃； 工作范圍-40℃～+150℃； 3V～5.5V單電源供電； 3.3V工作電源下，功耗最大為70μW； 超小封裝(SC70及SOT?23兩種封裝形式)，低功耗。

　　TMP05/06有三種工作模式，用戶可根據需要設置FUNC引腳的狀態選擇合適的工作模式( 表1)。?

　　在單次轉換模式中，當微控制器發送請求時，TMP05/06輸出一個與溫度高低有關的方波信號 。微控制器首先將OUT引腳置為低電平，然后釋放，表示請求輸出；當OUT引腳被釋放時，就 輸出溫度的測量結果TH和TL(如圖2)。

2.2連續轉換模式
　　在連續轉換模式中，TMP05/06連續輸出方波信號。方波的頻率通過設置CONV/IN引腳的狀態 來決定。而且上電以后，對CONV/IN引腳的任意改變都不會影響原來的設置。
2.3菊花鏈工作模式
　　設置FUNC引腳為高電平狀態，可以將印刷電路板上的多片TMP05/06連接為菊花鏈工作模式。 因此，允許微控制器專門用一條輸入線來接收所有的溫度測量值(如圖3所示)。?

　　在啟動脈沖沒有到達TMP05/06時，此元件充當前面溫度測量的緩沖器，一旦檢測到啟動信號 ，立即啟動轉換并將結果輸出，于是就為下一片TMP05/06提供啟動脈沖，依次循環，最終的 輸出結果見圖4c。第一片TMP05/06的CONV/IN引腳必須保持為低直到最后一片輸出啟動脈沖 ，然后置為高。這就是菊花鏈工作模式的整個過程。?

　　TMP05/06由于其高精度的測量結果和超小封裝形式可理想地用于各種便攜式電子設備中作溫 度監測器。例如，可用來監視電子設備中高速MCU芯片的溫度，對于采用表面安裝的芯片更 加合適(將TMP05/06裝在MCU芯片的下邊并盡量貼近芯片，即可測出芯片的表面溫度)。其獨 特的菊花鏈工作模式，可以方便的連接多個集成電路溫度傳感器，簡化了硬件電路的設計。
　　TMP05/06為單線制PWM輸出，僅需單線就能與微控制器方便地連接，因此硬件電路設計比較 簡單(如圖5所示)。
　　TMP05/06配上單片機后，容易用單片機內的計數器分別測得TH和TL的值，然后編程計算溫度值。具體步驟如下(TMP05/06配置為單次轉換模式 )：
　　(1)計數器0、1初始化；
　　(2)80C51發送請求信號，即將OUT引腳拉為低電平然后釋放；
　　(3)OUT引腳釋放時，P1.0輸入高電平，計數器0開始工作，計時TH；
　　(4)P1.0變為低時，計數器0停止，計數器1啟動，計時TL；
　　(5)根據前述公式計算溫度值；
　　(6)顯示溫度，若超限則報警或啟動散熱設備。