前言采用新型的數(shù)字化的溫度傳感器的全數(shù)字化現(xiàn)場總線溫度監(jiān)測系統(tǒng),在精度、穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力方面都高于模擬系統(tǒng),系統(tǒng)配置簡單、維護(hù)容易、成本低,在技術(shù)上較傳統(tǒng)的分布溫度測量有明顯優(yōu)勢。本文介紹了美國國家半導(dǎo)體公司的LM系列數(shù)字式溫度傳感器LM74的原理、性能和接**術(shù),及基于LM74的帶現(xiàn)場總線接口的溫度采集從站模塊。系統(tǒng)運(yùn)行過程中模塊采集到的溫度信號(hào)可以傳送到主站,通過上位機(jī)工控軟件iFix實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、顯示和記
前言
采用新型的數(shù)字化的
溫度傳感器的全數(shù)字化現(xiàn)場總線溫度監(jiān)測系統(tǒng), 在精度、穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力方面都高于模擬系統(tǒng), 系統(tǒng)配置簡單、維護(hù)容易、成本低,在技術(shù)上較傳統(tǒng)的分布溫度測量有明顯優(yōu)勢。本文介紹了美國國家半導(dǎo)體公司的
LM系列數(shù)字式溫度傳感器LM74的原理、性能和接**術(shù), 及基于LM74的帶現(xiàn)場總線接口的溫度采集從站
模塊。系統(tǒng)運(yùn)行過程中模塊采集到的溫度信號(hào)可以傳送到主站,通過上位機(jī)工控軟件iFix實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、顯示和記錄。
數(shù)字溫度傳感器LM74
LM74是一集成了帶隙式溫度傳感器、De
lta-
Sigma型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、并具有SPI/Microwire兼容總線接口的數(shù)字溫度傳感器。其原理如圖1所示。在傳感器通電工作后,自動(dòng)按一定速率對(duì)溫度進(jìn)行檢測, 并在片內(nèi)寄存器中存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換的溫度值,主機(jī)可以在任意時(shí)刻讀出傳感器溫度值。LM74具有休眠模式, 在休眠時(shí)消耗的
電流不超過10mA, 適用于對(duì)功耗有嚴(yán)格限制的系統(tǒng)。LM74的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器為
12位外加符號(hào)位,有效工作范圍為-55℃~+155℃,分辨率可達(dá)0.0625℃的分辨率。由于采用了SPI/ Microwire兼容總線接口, 可以將多個(gè)傳感器掛接在總線上, 通過片選信號(hào)對(duì)特定器件進(jìn)行讀寫操作。LM74采用3.0V~5.5V的供電電壓。
LM74采用
SO-8封裝以節(jié)省空間。其中SI/O用于主站輸入/輸出,串行總線雙向數(shù)據(jù)線,或施密特時(shí)鐘觸發(fā)輸入;SC用于總線時(shí)鐘/串行總線施密特時(shí)鐘觸發(fā)輸入;NC無信號(hào)連接;/
CS為片選輸入信號(hào);V是電壓輸入端;
GND為地信號(hào)。LM74的內(nèi)部寄存器結(jié)構(gòu)有3個(gè)寄存器,分別為溫度寄存器、組態(tài)寄存器和制造商認(rèn)證寄存器。其中溫度寄存器和制造商認(rèn)證寄存器只讀,組態(tài)寄存器只寫。LM74通過配置組態(tài)寄存器可選擇休眠模式或連續(xù)工作模式。
LM74的工作方式是：在SC引腳的串行時(shí)鐘下降沿輸出數(shù)據(jù),上升沿輸入數(shù)據(jù)。一個(gè)完整的發(fā)送/接收過程包含32個(gè)串行時(shí)鐘,在前
16個(gè)時(shí)鐘周期發(fā)送,后16個(gè)時(shí)鐘周期接收。數(shù)據(jù)通信由/CS的低電平觸發(fā),主機(jī)在SC的上升沿讀出數(shù)據(jù)。在14位數(shù)據(jù)發(fā)送完后SI/O腳轉(zhuǎn)為TRI狀態(tài)。在數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)/CS可被置高電平,如果/CS在轉(zhuǎn)換過程中變低,則LM74將中止轉(zhuǎn)換。輸出移位寄存器將在/CS重新變高時(shí)更新。數(shù)據(jù)接收始于第16個(gè)串行周期后。/CS信號(hào)必須在32個(gè)串行周期保持為低。LM74將在SC的上升沿從SI/O引腳讀取數(shù)據(jù)。在/CS置高前,串行數(shù)據(jù)的所有16位將被發(fā)送到LM74。如果/CS在LM74接收數(shù)據(jù)的時(shí)候置高,在組態(tài)寄存器中的數(shù)據(jù)將被損壞。在32個(gè)串行周期后,/CS可被置高來完成通信。
設(shè)計(jì)簡介
在構(gòu)成大規(guī)模溫度檢測系統(tǒng)時(shí), 由于測點(diǎn)多、分布廣、干擾嚴(yán)重,除需要保證傳感器的性能和抗干擾能力外,還需要選用合適的現(xiàn)場總線技術(shù), 并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu), 簡化系統(tǒng)布線, 使之達(dá)到良好的性能�，F(xiàn)場總線技術(shù)將專用的微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制
儀表,使它們各自都具有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信的能力,采用可進(jìn)行簡單連接的雙絞線等作為總線,把多個(gè)測量控制儀表連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),并按公開、規(guī)范的通信協(xié)
