微型溫度測(cè)量的數(shù)字化方案

 摘要：在各種傳感器的設(shè)計(jì)中，溫度是影響其性能指標(biāo)的一個(gè)重要因素。在對(duì)體積限制很嚴(yán)格的條件下，解決了硅微加速度計(jì)設(shè)計(jì)中的內(nèi)部溫度測(cè)量問題。主要討論了內(nèi)嵌于加速度計(jì)的微型數(shù)字溫度傳感器DS18B20U的功能特點(diǎn)和使用要點(diǎn)，并且介紹了“一線”網(wǎng)關(guān)的硬件及軟件設(shè)計(jì)。此項(xiàng)技術(shù)已有后續(xù)的軟件開發(fā)實(shí)例。

    關(guān)鍵詞：數(shù)字溫度傳感器 DS18B20U “一線”總線 網(wǎng)關(guān)

隨著技術(shù)的發(fā)展，各種慣性器件的性能在不斷提高，體積也在不斷小型化。對(duì)于慣性器件（如加速度計(jì)、陀螺）性能的提高，溫度補(bǔ)償作為一種重要的修正方式越來越引起人們的注意，因此如何在慣性器件極小的空間內(nèi)精確地測(cè)量、傳輸、處理溫度信息，成了能否使其性能和體積優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步提高的關(guān)鍵問題。

1 DS18B20U和“一線”總線

在研制新一代的微型MMS加速度計(jì)時(shí)，溫度測(cè)量的難題以一次擺在人們的面前。在3～4cm3的空間內(nèi)放置一個(gè)傳統(tǒng)的SO-8或TO-92封裝的器件都顯得擁擠，更何況還要旋轉(zhuǎn)一個(gè)非主要功能的溫度傳感器了。

縱觀國際上現(xiàn)有的溫度傳感器的變化，總的趨勢(shì)是從模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)變，相應(yīng)的體積也在不斷減小。在體積非常苛刻的慣性器件中使用高精度、數(shù)字輸出型的溫度傳感器，MAXIM公司的DS18B20U最為符合要求。DS1820U是DS18B20系列產(chǎn)品中的一種。與以往模擬溫度信號(hào)的輸出不同，DS18B20的數(shù)字溫度輸出通過“一線”總線（1-Wire是被MAXIM公司收購的DALLAS公司新?lián)碛械囊环N獨(dú)特的數(shù)字信號(hào)總線協(xié)議，它將獨(dú)特的電源線和信號(hào)線復(fù)合在一起，僅使用一條口線；每個(gè)芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址、零功耗等待等，是所需硬件連線最少的一種總線）這種獨(dú)特的方式，使多個(gè)DS18B20U方便地組建成傳感器網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的建立和組合提供了更大可能性。

DS18B20真正令人驚奇的是其μSOP封裝，這種封裝只有3.0mm×6.4mm的水平尺寸，高度小于1.2mm。這樣可以節(jié)省更多的印刷電路板空間，非常適合于集成度高、對(duì)尺寸要求嚴(yán)格的慣性器件電路。因此在本加速度計(jì)的狹窄空間中使用，它是最為合適的內(nèi)嵌式溫度傳感器件。

DS18B20溫度傳感器的主要性能指標(biāo)為：

*“一線”總線接口令需一個(gè)端口進(jìn)行通訊。

*簡單的多點(diǎn)分布應(yīng)用。

*可通過數(shù)據(jù)線供電。

*測(cè)溫范圍為-55～+125℃，在-10～+85℃的范圍內(nèi)，精度為±0.5℃。

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