1、概述
TMPl01是TI公司出产的依据I2C串行总线接口的低功耗、高精度智能温度传感器，其内部集成有温度传感器、A/D转化器、I2C串行总线接口等。广泛的温度丈量规模和较高的分辨率使其广泛使用于多范畴的温度丈量体系、多路温度测控体系以及各种恒温操控设备。TMPl01具有以下功用特色：
1）带有I2C总线，经过串行接口（SDA，SCI）完成与单片机的通讯，其I2C总线上可挂接3个TMPl01器材，构成多点温度测控体系。
2）温度丈量规模为－55％~125℃，9～12位A/D转化精度，12位A/D转化的分辨率达0.0625~C。被测温度值以符号扩展的16位数字量方法串行输出。
3）电源电压规模宽（＋2.7 V～＋5.5 V），静态电流小（待机状况下仅为O.1μA）。
4）内部具有可编程的温度上、下限寄存器及报警（中止）输出功用，内部的毛病排队功用可防止因噪声搅扰引起的误触发，然后进步温控体系的牢靠性。
2、TMPl01引脚功用和内部结构
2.1 TMPl01引脚功用
TMPl01硬件衔接简洁，运转时除了SDA、SCI．和ALERT线上需求加上拉电阻外不需外接器材．TMPl01选用SOT23-6封装，引脚摆放如图1所示，引脚功用如下：
SCL：串行时钟输入端;
GND：接地端;
ALERT：总线报警（中止）输出端，漏极开路输出;
V+：电源端;
ADD0:I2C总线的地址挑选端;
SDA：串行数据输入/输出端。电源与接地端之间接有一只0.1μF的耦合电容。
2.2 TMPl01内部结构
TMP101内部结构框图如图2所示，TMP101内部含有二极管温度传感器、△-∑型A/D转化器、时钟振荡器、操控逻辑、装备寄存器、温度寄存器以及毛病排队计数器。TMP101首要经过内部温度传感器发生一个与被测温度成正比的电压信号，再经过12位△-∑型A/D转化器将电压信号转化为与摄氏温度成正比的数字量并存储在内部的温度寄存器中。该器材依据用户在温度上下限寄存器中设定的THIGH和TLOW，经过温度窗口比较器决议是否发动报警输出。体系上电后器材处于缺省状况，其温度报警缺省阈值为：上限温度THIGH=80℃温度TLOW=75℃。
3、TMP101作业原理
TMPl01的I2C总线串行数据接口线SDA和串行时钟接口线SDA由主操控器操控．主操控器作为主机，TMP101作为从机并支撑12C总线协议的读／写操作指令。首要经过主操控器对其进行地址设定。使主操控器对挂接在总线上的TMP1O1进行地址辨认。为了可以正确获取TMP101内部温度寄存器中的温度值数据，要经过I2C总线对TMP101内部相关寄存器写相应的数据，设定温度转化成果的分辨率、转化时刻、报警输出的上、下限温度值以及作业方法等．也便是对TMPl01内部的装备寄存器、上限温度寄存器和下限温度寄存器进行初始化设置。
3.1 TMP1O1的地址设置
依据12C串行总线标准，TMP1O1有一个7位的从器材地址码，其有用位为“10010”，其他两位依据引脚ADD0接地、悬空和接电源端的不同别离设置为“00”、“01”、“10”。一条I2C总线上可挂接3个TMPl01器材。
3.2 TMP101内部寄存器
TMP101的功用完成和作业方法主要是由内部5个寄存器确认，如图3所示，这些寄存器别离是地址指针寄存器、温度寄存器、装备寄存器、上限温度（TL）寄存器和下限温度（TH）寄存器。后4个寄存器均归于数据寄存器。
地址指针寄存器为8位可读/写寄存器，内部存储了要读写的其他4个数据寄存器的地址，在读写操作中。经过设定地址指针寄存器的内容确认要拜访的寄存器。在8位数据字节中，前6位悉数设置为0，后2位用于挑选寄存器，后2位P0、P1的值与挑选的寄存器联系如表l所列。
温度寄存器为16位可读寄存器，温度寄存器存储经A/D转化后的12位温度数据，后4位全补为O，以构成2字节的可读寄存器。也可以经过设置装备寄存器的内容来取得9、10、ll、12位不同的转化成果。
装备寄存器为8位可读/写寄存器，数据格式如表2所列。经过装备寄存器设置器材的作业方法。Rl/R0为温度传感器转化分辨率装备位，可以设定内部．A/D转化器的分辨率及转化时刻：F1/F0为毛病排队次数装备位，当被测温度接连超越n次（经过设置Fl/F0位），就会有报警输出;POL为ALERT极性位，经过POL的设置，可以使操控器和ALERT输出的极性共同：SD用来设置器材是否作业在关断形式：在关断形式下，向OS/ALERT位写l可以敞开一次温度转化，在温度比较形式下，该数据位可提供比较形式的状况。
4、与PICl8F458单片机的接口
TMP101以高精度的丈量成果和超小型贴片封装广泛使用于各种温度丈量体系、电源办理体系、温度监控设备以及恒温操控设备中，经过其串行数据接口线SDA和串行时钟接口线SCL可方便地与微操控器相衔接，构成一个温度丈量体系。图4所示为PIC18F458单片机与TMP101的衔接使用电路。
4.1 PICl8F458简介
PICl8F458是美国Microchip公司出产的单片机。片内集成了A/D转化器、EEPROM存储器、比较输出、捕捉输入、PWM输出、I2C和SPI接口、异步串行通讯（USART）接口电路、CAN总线接口电路、Flash程序存储器等，功用强大，规划电路简略牢靠。
4.2 TMP101初始化设置
要获取TMP101中的温度值数据，首要应经过PICl8F458单片机对TMP101内部的装备寄存器、上限温度寄存器和下限温度寄存器进行初始化设置。其进程为：PICl8F458单片机对TMP101写地址，然后写装备寄存器地址到指针寄存器，最终写入数据到装备寄存器。PICl8F458单片机对TMP101装备寄存器写操作的时序如图5所示，上、下限温度寄存器的写时序和装备寄存器的写时序同理。
4.3 TMP101读数据
读取TMP101内部温度寄存器当时值的进程是：首要写入要读的TMP101，然后写入要读的TMP101内部温度寄存器，向I2C总线上发送一个“重发动信号”，并将TMP101地址字节也重发一次，改动数据的传输方向，然后再进行读取温度寄存器的操作。单片机对TMPl01温度寄存器读操作的时序如图6所示。
图6可以解释为：在串行数据线SDA和串行时钟线SCL的时序合作下，将PICl8F458单片机的发动使能位SEN置位树立发动信号时序，紧接着单片机即将读的TMP101地址字节写入缓冲器，并经过单片机内部移位寄存器将字节移送至SDA引脚，8位地址字节的前7位是TMP101的受控地址，后l位为读/写操控位（为“O”时标明写操作）。写地址字节完成后，在第9个时钟脉冲周期内，单片机开释SDA，以便TMP101在地址匹配后，可以反应一个有用应对信号供单片机检测接纳。第9个时钟脉冲之后，SCL引脚坚持为低电平，SDA引脚电平坚持不变，直到下一个数据字节被送入缓冲器中止。然后再写入要读的TMP101内部温度寄存器地址字节，其进程与TMPl01地址字节的写操作同理。经过向总线上发送“重发动信号”，改动数据的传输方向，此刻寻址字节也要重发一次，但对TMP101的地址字节已变为读操作，再读取TMP101内部温度寄存器的地址字节，最终读出TMP101内部温度寄存器中的温度值数据字节，被测温度值以符号扩展的16位数字量方法串行输出。单片机每接纳一个字节都要反应一个应对信号，此刻要注意单片机反应的应对信号和TMP101反应的应对信号是不同的，最终经过设置中止使能位，发送一个中止信号时序到总线上，标明此次通讯停止。
5、结束语
介绍了依据I2C串行总线接口的数字智能温度传感器TMP101的功用、结构和作业原理，以及与PICl8F458单片机的实践使用，并成功地运用到“依据单片机的智能教室操控体系”中，该体系能显现教室内实践检测到的温度值，并经过RS-485通讯数据线传输到上位机进行实时显现，丈量成果精度高，体系运转安稳。
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