温度传感器TMP275在家庭环境监控中的应用

　　近年来随着各种无线通信技术以及其他相关技术的日趋成熟．家庭环境监控系统得到了越来越广泛的应用。在家庭环境监控系统中，各个节点置于家庭中的不同位置，实时监测各点的状况，并及时上传到监控中心。节点的关键部件包括传感器，在家庭环境监控系统中大量使用了温度传感器。

　　借助于温度传感器，家庭环境监控系统能够监测家庭环境、家用电器和某特殊点的温度，然后基于测量的数据进行有效的控制，从而达到节省能源、保障安全和改善人们起居条件的目的。本文以数字式温度传感器TMP275为例，介绍温度传感器在家庭环境监控中的应用。

　　1 TMP275简介

　　TMP275是TI公司于2006年推出的一款低功耗数字输出温度传感器。其精确度达±0.5℃，适用于环境、通信、计算机、消费类、工业以及仪表应用等多个领域的温度测量。

　　TMP275的高度精确性可使散热与电源管理更加高效，而其低功耗能够延长电池使用寿命并最小化自加热(self-heating)。在-20℃～+100℃范围内，TMP275的精确度为±0.5℃(最大值)。其双线串行接口与I2C相兼容。芯片采用小巧的8引脚MSOP封装。该器件的其他特性包括：50μA低电流、9至12位可编程分辨率、0.1μA关机电流模式、整个温度范围内出色的稳定性，以及-40℃～+125℃的广泛工作温度范围。另外，该器件还允许多达8个不同地址，以实现接口总线设计的高灵活性。TMP275的引脚排列如图1所示。

　　2 TMP275硬件设计

　　TMP275的两线串行接口(引脚SCL、SDA)与I2C总线接口兼容，可以直接与其相连，从而大大降低了设计难度。当测量温度超过用户设定的最高温度或低于最低温度时，引脚ALERT输出高电平或低电平(可以通过配置寄存器来实现)。上述3个引脚在实际连接中需要上拉电阻。引脚A0、A1、A2可以接地或高电平，用于决定芯片的器什地址(有8个)。TMP275的外围电路原理图如图2所示。

　　3 TMP275的基本原理

　　TMP275的功能实现和工作方式主要由内部的5个寄存器来确定，分别是：指针寄存器(pointer register)、温度寄存器(temperature register)、配置寄存器(configura-tion register)、上限温度寄存器(THIGH register)和下限温度寄存器(TLOW register)。TMP275的内部寄存器结构如图3所示。

　　TMP275的工作方式主要通过配置寄存器来实现。配置寄存器的数据格式如下：

　　各数据位的具体说明如下：

　　SD 设置器件是否工作在关断模式。SD为1时为关断模式，SD为0时为正常模式(包括比较模式和中断模式)。

　　TM 设置器件工作在比较模式还是中断模式。TM为1时工作在中断模式，TM为0时工作在比较模式。

　　POL ALERT极性位。通过POL的设置，可以使控制器和ALERT输出极性一致。

　　F1／F0 错误队列配置位。只有温度连续超限n次后，报警才会输出。参数n由F1和F0来设置，设置错误队列的目的是防止环境噪声对报警输出的影响。具体配置参数如表1所列。

　　R1／R0 温度传感器分辨率配置位。通过对其配置，可以控制温度传感器的转换分辨率，同时也可以控制时间；分辨率越高，转换时间越长。具体配置参数如表2所列。

　　OS 在关断模式下，向该位写1，可以开启一次温度转换；在温度比较模式下，该数据位可以提供比较模式的状态。

　　4 TMP275的工作方式与串行接口

　　4.1 工作方式

　　正常工作方式下，当所采集的温度在上下限温度之外时，TMP275会依据配置寄存器中的TM状态来决定器件是工作在比较模式还是中断模式。当器件工作在比较模式，且所采集的温度连续n次(参数n为由F0、F1决定的连续错误数)等于或大于THIGH时，比较器激活ALERT告警输出，提醒主机当前工作温度不正常；只有当温度连续n次低于TLOW时，ALERT信号才恢复正常。正常工作时，默认方式为比较模式。当器件工作在中断模式，且所采集的温度连续n次在上下限温度之外时，比较器都会激活ALERT报警输出；只有在对寄存器进行操作或者器件在关断模式下时，ALERT信号才会恢复正常，此种模式下可以进行系统的耐温测试。

　　另外，器件还有节能的关断模式。如果选择该模式，当前的温度转换结束后，器件会自动关断，此时电流消耗只有1μA。只有向配置寄存器的OS位写1，才可以开启下一次温度转换。该模式由配置寄存器的SD数据位来设定。

　　4.2 串行接口

　　TMP275的两线数据线SDA和时钟线SCL兼容I2C协议，而且只能作为从器件。它支持快速模式(1～400kHz)和高速模式(1 kHz～3.4 MHz)。该器件的地址是由固定的高4位1001以及受控于A0、A1、A2的低3位决定。