怎樣以HY16F188為核心設計一個觸控溫度計？

1. 內容簡介

溫度的量測應用非常的廣泛，從農業上的氣溫觀測，及日常防疫的體溫量測至工業上的半導體制程，溫度都是相當重要的一個指標及依據。本文主要是介紹HYCON HY16F188 Series芯片在溫度量測上的應用，并透過Touch Key的界面進行操作。由于HY16F188芯片內部集成高精度∑△ADC，且ADC輸出頻率最快可以到達10KHZ，藉由外部LCD驅動IC HY2613B完成顯示。HY16F188用于溫度上的量測，不需外接的感測組件即完成，達到周邊電路簡單且省電的應用。

2.原理說明

2.1量測原理

本應用的溫度量測組件是采用，IC內部的絕對溫度傳感器TPS，絕對溫度傳感器由二極管（BJT）組成，其電壓信號對溫度的變化為一通過0°K曲線，其具以下特色溫度傳感器在環境溫度為0°K時期輸出的電壓值VTPS@0°K =0V透過測量方式可使得模擬數字轉換器ADC的偏移電壓（VADC-OFFSET）與BJT之不對稱性（IS1≠IS2）自動抵銷。校正溫度僅需單點校正。

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HY16F啟用時，TPS的功能隨即被自動啟用。在同一溫度TA（℃）下，量測到VTPS0與VTPS1的數值后，將兩數相加并取平均值即可求得在溫度TA下測得TPS相對應的電壓值VTPS@TA。TPS的輸出電壓VTPS對溫度變化為一線性曲線，故可推倒得出其增益值GTPS（或稱斜率）

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TPS增益公式

2.2控制芯片

單片機簡介：HY16F系列32位高性能Flash單片機（HY16F188）

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纮康HY16F系列32位高性能Flash單片機（HY16F188）

（1）采用最新Andes 32位CPU核心N801處理器。

（2）電壓操作范圍2.4~3.6V，以及-40℃~85℃工作溫度范圍。

（3）支持外部20MHz石英震蕩器或內部20MHz高精度RC震蕩器，擁有多種CPU工作頻率切換選擇，可讓使用者達到最佳省電規劃。

（3.1）運行模式 350uA＠2MHz/2（3.2）待機模式 10uA@32KHz/2（3.3）休眠模式 2.5uA

（4）程序內存64KBytes Flash ROM

（5）數據存儲器08KBytes SRAM。

（6）擁有BOR and WDT功能，可防止CPU死機。

（7）24-bit高精準度ΣΔADC模擬數字轉換器

（7.1）內置PGA （Programmable Gain Amplifier）最高可達128倍放大。

（7.2）內置溫度傳感器TPS。

（8）超低輸入噪聲運算放大器OPAMP。

（9）16-bit Timer A

（10）16-bit Timer B模塊具PWM波形產生功能

（11）16-bit Timer C 模塊具數字Capture/Compare 功能

（12）硬件串行通訊SPI模塊

（13）硬件串行通訊I2C模塊

（14）硬件串行通訊UART模塊

（15）硬件RTC時鐘功能模塊

（16）硬件Touch KEY功能模塊

3.系統設計

3.1硬件說明

HY16F188對于觸控溫度計的應用，整體電路就只需HY16F開發板上之Touch Key及LCD顯示芯片及LCD。

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觸控溫度量測應用內部電路圖

3.2溫度設定

TPS量測圖：ADC內部的PGA放大1倍，ADGN放大1倍，參考電壓由VDDA -VSS供給，則ΔVR_I=1.2V

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3.3觸控設定

怎樣以HY16F188為核心設計一個觸控溫度計？

內建硬件觸控模塊（使用模擬比較器方塊）

如上圖所示，TOUCH KEY 外圍電路連接簡單，只需再CMP的正輸入端CH1端接入一個參考電容Cref=10nf；CMP的正輸入端配置為CH1，與touch key pad的CH1端連接；負輸入端配置為RLC，與NON-OVERLAP 的輸出端RLO連接；NON-OVERLAP的電壓源選擇VDD18=1.8v，且CPRLS=1短路22.5R與20R電阻，設置NON-OVERLAP分壓輸出為1/16R；啟動TMB且計數源為CMPO。透過設置CPIS=1，令CMP的輸入端短路，將CH1上的Cref電容上的電量通過RLO接到VSS，進行完全放電；啟動比較器及TMB開始計數，啟動NON-OVERLAP，讓VDD對touch pad 充電，由于NON-OVERLAP的開關功能，touch PAD對CH1 Cref充電，使得CH1端電壓慢慢上升，當CH1端電壓上升到RLO電位時，比較器輸出轉態CMPO=0，產生CMP中斷標志位，停止TMB計數并記錄TMBR計數值，與設定的TOUCH KEY計數臨界值比較，若小于臨界值，表示有觸摸Touch Pad，反則，沒有觸摸Touch Pad。分別對不同的touch pad掃描。