LM75A溫度傳感器的應(yīng)用電路程序中文資料

ID:105323 · 發(fā)表于 2016-2-24 18:54

本帖最后由 51黑黑黑于 2016-3-3 00:55 編輯

（一）LM75A概述

LM75A 是一個(gè)高速I2C接口的溫度傳感器，可以在-55℃～+125℃的溫度范圍內(nèi)將溫度直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并可實(shí)現(xiàn)0.125℃的精度。MCU可以通過I2C總線直接讀取其內(nèi)部寄存器中的數(shù)據(jù)，并可通過I2C對(duì)4 個(gè)數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行操作，以設(shè)置成不同的工作模式。LM75A有3 個(gè)可選的邏輯地址管腳，使得同一總線上可同時(shí)連接8 個(gè)器件而不發(fā)生地址沖突。LM75A 可配置成不同的工作模式。它可設(shè)置成在正常工作模式下周期性地對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)控，或進(jìn)入關(guān)斷模式來將器件功耗降至最低。OS輸出有2 種可選的工作模式：OS比較器模式和OS 中斷模式，OS 輸出可選擇高電平或低電平有效。正常工作模式下，當(dāng)器件上電時(shí)，OS工作在比較器模式，溫度閾值為80℃，滯后閾值為75℃。低功耗設(shè)計(jì)，工作電流典型值為250uA，掉電模式為3.5uA；寬工作電壓范圍：2.8V～5.5V。

（二） LM75A管腳

（三）LM75A內(nèi)部寄存器

1、溫度寄存器Temp（地址0x00）

溫度寄存器是一個(gè)只讀寄存器，包含2個(gè)8位的數(shù)據(jù)字節(jié)，由一個(gè)高數(shù)據(jù)字節(jié)（MS）和一個(gè)低數(shù)據(jù)字節(jié)（LS）組成。這兩個(gè)字節(jié)中只有11位用來存放分辨率為0.125℃的Temp數(shù)據(jù)（以二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)據(jù)的形式），如下表所示。對(duì)于8位的I2C總線來說，只要從LM75A的“00地址”連續(xù)讀兩個(gè)字節(jié)即可（溫度的高8位在前）。

下表給出了一些Temp數(shù)據(jù)和溫度值的例子。

2、配置寄存器（地址0x01）

配置寄存器為8 位可讀寫寄存器，其位功能分配如下表所示。

B7-B5：保留，默認(rèn)為0。

B4-B3：用來編程OS故障隊(duì)列。

00到11代表的值為1、2、4、6，默認(rèn)值為0。

B2：用來選擇OS極性。

B2=0，OS低電平有效（默認(rèn)）；

B2=1，OS高電平有效。

B1：選擇OS工作模式。

B1=0，配置成比較器模式，直接控制外圍電路；

B1=1，OS控制輸出功能配置成中斷模式，以通知MCU進(jìn)行相應(yīng)處理。

B0：選擇器件工作模式。

B0=0，LM75A處于正常工作模式（默認(rèn)）；

B0=1，LM75A進(jìn)入關(guān)斷模式。

3、滯后寄存器Thyst（0x02）

滯后寄存器是讀/寫寄存器，也稱為設(shè)定點(diǎn)寄存器，提供了溫度控制范圍的下限溫度。每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，Temp數(shù)據(jù)（取其高9 位）將會(huì)與存放在該寄存器中的數(shù)據(jù)相比較，當(dāng)環(huán)境溫度低于此溫度的時(shí)候，LM75A將根據(jù)當(dāng)前模式（比較、中斷）控制OS 引腳作出相應(yīng)反應(yīng)。該寄存器都包含2 個(gè)8 位的數(shù)據(jù)字節(jié)，但2 個(gè)字節(jié)中，只有9 位用來存儲(chǔ)設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)（分辨率為0.5℃的二進(jìn)制補(bǔ)碼），其數(shù)據(jù)格式如下表所示，默認(rèn)為75℃。

4、超過溫關(guān)斷閾值寄存器Tos（0x03）

超溫關(guān)斷寄存器提供了溫度控制范圍的上限溫度。每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，Temp數(shù)據(jù)（取其高9位）將會(huì)與存放在該寄存器中的數(shù)據(jù)相比較，當(dāng)環(huán)境溫度高于此溫度的時(shí)候，LM75A將根據(jù)當(dāng)前模式（比較、中斷）控制OS引腳作出相應(yīng)反應(yīng)。其數(shù)據(jù)格式如表 4 所示，默認(rèn)為80℃。

（四）OS輸出

OS輸出為開漏輸出口。為了觀察到這個(gè)輸出的狀態(tài)，需要接一個(gè)外部上拉電阻，其阻值應(yīng)當(dāng)足夠大（高達(dá)200kΩ），以減少溫度讀取誤差。OS輸出可通過編程配置寄存器的B2位設(shè)置為高或低有效。如下圖所示，為L(zhǎng)M75A在不同模式下OS 引腳對(duì)溫度作出的響應(yīng)。OS 設(shè)為低有效。

可以看出，當(dāng)LM75A工作在比較器模式時(shí)，當(dāng)溫度高于Tos時(shí)，OS輸出低電平。此時(shí)采取了降溫措施，啟動(dòng)降溫設(shè)備（如風(fēng)扇），直到溫度再降到Thyst，則停止降溫，因此在這種模式下，LM75A可以直接控制外部電路來保持環(huán)境溫度；而在中斷模式，則在溫度高于Tos或低于Thyst 時(shí)產(chǎn)生中斷。注意：在中斷模式下，只有當(dāng)MCU 對(duì)LM75A 進(jìn)行讀操作后，其中斷信號(hào)才會(huì)消失（圖中OS 變?yōu)楦唠娖剑?/div>

（五）I2C串行接口

在主控器的控制下，LM75A可以通過SCL和SDA作為從器件連接到I2C總線上。主控器必須提供SCL時(shí)鐘信號(hào)，可以通過SDA讀出器件數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入到器件中。注意：必須在SCL和SDA端分別連接一個(gè)外部上拉電阻，阻值大約為10kΩ。LM75A從地址（7位地址）的低3位可由地址引腳A2、A1和A0的邏輯電平來決定。地址的高4位預(yù)先設(shè)置為‘1001’。下表給出了器件的完整地址，從表中可以看出，同一總線上可連接8個(gè)器件而不會(huì)產(chǎn)生地址沖突。由于輸入管腳SCL、SDA、A2-A0內(nèi)部無偏置，因此在任何應(yīng)用中它們都不能懸空（這一點(diǎn)很重要）。

（六）溫度測(cè)量電路

（七）51單片機(jī)源碼

ORG0000 ;

            AJMP  L0
            ORG 000BH
            ORG 0013H;外部中斷P3.3腳INT0入口地址
            ORG 001BH
            MOV P1,#0AAH
            RETI

            ORG 0025h
            T_SCL EQUP3.5;
            T_SDA EQUP3.4;

L0:       MOV TMOD, #11H
            MOV 8CH, #3CH
            MOV 8AH,#0B0H
            CLREA             ; CPU總中斷請(qǐng)求
QL:       MOV A,#00H
            MOVR2,#66D    ;清數(shù)據(jù)區(qū);;
            MOV R0,#18H
QRAM:    MOV  @R0,  A
            INC  R0
            DJNZ  R2,  QRAM
            MOV R2,#00H
            ACALL TMP
            AJMP QL
TMP:    PUSH PSW
         LCALLSTA
         MOV A,#90H ;寫命令
         CALL I2C_SEND
         MOV  A,#00h             ; 溫度寄存器地址00
         CALL I2C_SEND
         CALL STOP
;溫度寄存器是一個(gè)只讀寄存器，包含2個(gè)8位的數(shù)據(jù)字節(jié)，由一個(gè)高數(shù)據(jù)字節(jié)（MS）和一個(gè)低數(shù)據(jù)字節(jié)（LS）組成。這兩個(gè)字節(jié)中只有11位用來存放分辨率為0.125℃的Temp數(shù)據(jù)
;（以二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)據(jù)的形式），如表1所示。對(duì)于8位的I2C總線來說，只要從LM75A的“00;地址”連續(xù)讀兩個(gè)字節(jié)即可（溫度的高8位在前）
         LCALLSTA
         MOV A,#91H ;讀命令
         CALL I2C_SEND
         LCALLRDBYT
         MOV2FH,A
         LCALLMACK
         LCALLRDBYT
         MOV30H,A
         LCALLMNACK
         LCALLSTOP
         MOVA,2FH
         JNBACC.7,ZH1 ;最高位是0為零是正溫度轉(zhuǎn)ZH1
         SETB 20H.7    ;保存正負(fù)溫度標(biāo)志 ;最高位是1為零下溫度取反加1
         MOV A,2FH       ;例如溫度是-54.875度，源碼=1100 1001001XXXXX 例如溫度72.75,30h=48h,31h=40h,加在一起是01001000(=30H)010xxxxx=(31H)
         CPL A          ;00110110=(30H)
         MOV 2FH,A       ;高位取反
         MOV A,30H       ;低位取反110XXXXX
         CPL A          ;110XXXXXX=(31H)
         MOV30H,A
         MOV A,#01H    ;10110111=B7
         ADDA,30H
         MOV30H,A
         CLR A
         ADDC A,2FH    ;例如溫度是-54.875度=-439*.125,補(bǔ)碼649h，-649h=1 110 0100 1001
         MOV 2FH,A    ;結(jié)果是32h=01，33h=b7，合并成1b7h取反=00110110110，加1=00110110111為正碼1b7h=439，39*.125=54.875
ZH1:    MOV R2,#5
ZH2:    MOV A,2FH
         CLR C
         RRC A       ;低位進(jìn)C 01001000的0進(jìn)C
         MOV2FH,A
         MOVA,30H
         RRC A       ;C進(jìn)高位 0010xxxx
         MOV30H,A
         DJNZR2,ZH2
         MOVR1,#2FH          ;送顯示
         MOV R4,#2
         LCALL XS
         POPPSW
         RET

STA:    SETB SDA ;啟動(dòng)
         SETBSCL
         CALLWAIT;NOP
         NOP
         CLRSDA
         CALLWAIT;NOP
         NOP
         CLRSCL
         RET

STOP:    CLR SDA       ;停止
         SETBSCL
         CALLWAIT;NOP
         NOP
         SETBSDA
         CALLWAIT;NOP
         NOP
         CLRSCL
         RET

MACK:    CLR SDA       ;發(fā)送應(yīng)答位
         SETBSCL
         CALLWAIT;NOP
         NOP
         CLRSCL
         SETBSDA
         RET

MNACK:    SETB SDA       ;發(fā)送非應(yīng)答信號(hào)
         SETBSCL
         CALLWAIT
         NOP
         CLRSCL
         CLRSDA
         RET

RDBYT:       MOV R0,#08H       ;接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)子程序，占用:R0,R2,C
RLP:          SETBSDA
RLP8:       SETB SCL
               NOP          ;大于4微秒
            CALL WAIT
            MOV C,SDA
   RLC A
            CLR SCL
            CALL WAIT
            DJNZ R0,RLP8
RLP1:       RET
WAIT:
         MOV R6,#5
   again:
         DJNZ R6,again
         RET

I2C_SEND:
         MOV R1,#8    ;
   next_out:
         CLR  SCL          ;
         SETB SDA          ;
         RLC  A             ;
         JC wr_one       ;
         CLR  SDA          ;
   wr_one:
         LCALL WAIT          ;
         SETB SCL          ;
         LCALL WAIT          ;
         DJNZ R1, next_out    ;
         CLR  SCL          ;
         CALL WAIT          ;
         SETB SDA          ;
         LCALL I2C_ACK
         RET

I2C_ACK:                      ;應(yīng)答
         SETB SCL
         ACALLWAIT
NACK:
         JNB  SDA, YACK    ;
         JMP  NACK
YACK:
         ACALLWAIT
         CLR  SCL
      RET

XS:                MOV R3, #9
XS1:                MOV R5,#0FFH
  DIS             MOV DPTR, #0FC0H
                  MOV A, @R1
                  ANL A, #0F0H
                  SWAP A
                     MOVCA, @A+DPTR
                  MOV P0,A
                     SETB  P2.1
                  ACALL YS1
                  CLR p2.1
                  MOV A, @R1
                  ANL  A, #0FH
                     MOVCA, @A+DPTR
                  MOV P0,A
                  SETB  P2.0
                  ACALL YS1
                  CLR p2.0
J6:                DJNZ R5,DIS
                  DJNZR3,DIS
                  INCR1
                  CLR P2.0
                  CLR P2.1
                  ACALLDELAY2
                  DJNZR4,XS
                  RET

YS1:             MOV    7FH, #0FFH
YS22:             DJNZ 7FH, YS22
                  RET

DELAY:       MOV R5,#88H
DEL:             NOP
                  DJNZ  R5,DEL
                  RET

DELAY2:       MOV R6, #0FFH
DE:                ACALL DELAY
                  DJNZ R6,DE
                  RET
   ORG 0FC0H
DB 3FH
DB 03H
DB 6DH
DB 67H
DB 53H
DB 76H,7EH,23H
DB 7FH,77H,73H,5EH,3CH
DB 4FH,0FCH,78H

END

ID:926716 · 發(fā)表于 2021-5-24 22:57

請(qǐng)問如果用51單片機(jī)只是單純的實(shí)時(shí)讀取LM75A數(shù)據(jù)，LM75A的SDA和SCL連接51單片機(jī)除P0外的引腳時(shí)，需要在他們之間串聯(lián)一個(gè)上拉電阻嗎？

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