前言采用新型的数字化的温度传感器的全数字化现场总线温度监测系统,在精度、稳定性、可靠性、抗干扰能力方面都高于模拟系统,系统配置简单、维护容易、成本低,在技术上较传统的分布温度测量有明显优势。本文介绍了美国国家半导体公司的LM系列数字式温度传感器LM74的原理、性能和接**术,及基于LM74的带现场总线接口的温度采集从站模块。系统运行过程中模块采集到的温度信号可以传送到主站,通过上位机工控软件iFix实现监控、显示和记
前言
采用新型的数字化的
温度传感器的全数字化现场总线温度监测系统, 在精度、稳定性、可靠性、抗干扰能力方面都高于模拟系统, 系统配置简单、维护容易、成本低,在技术上较传统的分布温度测量有明显优势。本文介绍了美国国家半导体公司的
LM系列数字式温度传感器LM74的原理、性能和接**术, 及基于LM74的带现场总线接口的温度采集从站
模块。系统运行过程中模块采集到的温度信号可以传送到主站,通过上位机工控软件iFix实现监控、显示和记录。
数字温度传感器LM74
LM74是一集成了带隙式温度传感器、De
lta-
Sigma型模/数转换器、并具有SPI/Microwire兼容总线接口的数字温度传感器。其原理如图1所示。在传感器通电工作后,自动按一定速率对温度进行检测, 并在片内寄存器中存储转换的温度值,主机可以在任意时刻读出传感器温度值。LM74具有休眠模式, 在休眠时消耗的
电流不超过10mA, 适用于对功耗有严格限制的系统。LM74的模/数转换器为
12位外加符号位,有效工作范围为-55℃~+155℃,分辨率可达0.0625℃的分辨率。由于采用了SPI/ Microwire兼容总线接口, 可以将多个传感器挂接在总线上, 通过片选信号对特定器件进行读写操作。LM74采用3.0V~5.5V的供电电压。
LM74采用
SO-8封装以节省空间。其中SI/O用于主站输入/输出,串行总线双向数据线,或施密特时钟触发输入;SC用于总线时钟/串行总线施密特时钟触发输入;NC无信号连接;/
CS为片选输入信号;V是电压输入端;
GND为地信号。LM74的内部寄存器结构有3个寄存器,分别为温度寄存器、组态寄存器和制造商认证寄存器。其中温度寄存器和制造商认证寄存器只读,组态寄存器只写。LM74通过配置组态寄存器可选择休眠模式或连续工作模式。
LM74的工作方式是：在SC引脚的串行时钟下降沿输出数据,上升沿输入数据。一个完整的发送/接收过程包含32个串行时钟,在前
16个时钟周期发送,后16个时钟周期接收。数据通信由/CS的低电平触发,主机在SC的上升沿读出数据。在14位数据发送完后SI/O脚转为TRI状态。在数据发送状态/CS可被置高电平,如果/CS在转换过程中变低,则LM74将中止转换。输出移位寄存器将在/CS重新变高时更新。数据接收始于第16个串行周期后。/CS信号必须在32个串行周期保持为低。LM74将在SC的上升沿从SI/O引脚读取数据。在/CS置高前,串行数据的所有16位将被发送到LM74。如果/CS在LM74接收数据的时候置高,在组态寄存器中的数据将被损坏。在32个串行周期后,/CS可被置高来完成通信。
设计简介
在构成大规模温度检测系统时, 由于测点多、分布广、干扰严重,除需要保证传感器的性能和抗干扰能力外,还需要选用合适的现场总线技术, 并在此基础上优化系统的拓扑结构, 简化系统布线, 使之达到良好的性能。现场总线技术将专用的微处理器置入传统的测量控制
仪表,使它们各自都具有了数字计算和数字通信的能力,采用可进行简单连接的双绞线等作为总线,把多个测量控制仪表连接成网络系统,并按公开、规范的通信协
