1 概述
隨著微處理器的發(fā)展，越來越多的單片機向著小型、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，進一步為系統(tǒng)設(shè)計帶來方便。
P89LPC9251(簡稱LPC9251)是P89LPC92X1系列的一種。它是一款高性能數(shù)字微控制器，包括一個內(nèi)部溫度傳感器。該傳感器可用來校正與溫度相關(guān)的信號，或作為一個獨立的溫度計。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，使用LPC9251不僅可以省去如DSl8820、TMP04等常用的溫度傳感器件，同時可以節(jié)省系統(tǒng)設(shè)計的I／O口資源，以及減小布板PCB的尺寸空間，進一步降低了系統(tǒng)設(shè)計的成本。
LPC9251有2個模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：ADC0和ADCl。ADCl是一個8位、4通道復用逐次逼近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／℃。其性能遠遠高于一般的溫度傳感器，如TMP04的測量范圍，適宜于中低溫的測量，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Anin03通道測量溫度傳感器Vsen，其他3個通道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)引腳一起復用在相同的輸入通道Anin03。通過配置CONTROL LOGIC(控制邏輯單元)中TPS-CON寄存器的TSELl和TSELO位來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
為了準確地測量溫度值，必須首先測量內(nèi)部參考電壓Vref(bg)的電源電壓。溫度傳感器的電壓計算公式如下：
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；
③配置TSELl和TSELO為“10”，選擇溫度傳感器；
④等待至少200μs，使傳感器穩(wěn)定，然后使用ADC測量Asen；
⑤通過公式(1)計算Vsen；
⑥通過公式(2)計算溫度的數(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量步驟，應當首先測量內(nèi)部參考電壓Vref(bg)。內(nèi)部參考電壓測量程序如下：
每次配置TSELl和TSEL0為“10”，用來選擇溫度傳感器。在獲取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果前必須固定地延時200μs，用來獲取穩(wěn)定的ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果。溫度傳感器的計量程序如下：
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MAX3232輸出給串行口或者74LVC244輸出點亮8個LED來實時觀測溫度傳感器的數(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量溫度傳感器的溫度數(shù)值，并將計量的溫度結(jié)果發(fā)送給UARTO，然后在PC機上顯示測量結(jié)果，如圖3所示。
3 結(jié)論
實際測最1000個溫度數(shù)值，在工作溫度范圍內(nèi)100個離散溫度點讀數(shù)的最大標準偏差僅為2．5個ADC最小分辨率或O．25％誤差，說明LPC-925l的片上溫度傳感器具有極佳的重復性。由此看來，LPC9251的重復性比市場上大多數(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、易于實現(xiàn)等優(yōu)點，可以比較容易地實現(xiàn)系統(tǒng)溫度監(jiān)測功能，有一定的推廣價值。