探析四通道温度脉宽转换器MAX6691

期刊目录网推荐论文2014-05-09 16:23关注(1)

　　摘要：MAX6691由于采用了单线接口技术，所以非常适合端口资源紧张的应用场合。但由于温度转换的时间较长，所以不适合于实时性要求比较高的应用场合。设计者在考虑设计方案时，应注意到这一点。

　　关键词：温度传感器,温度检测,MAX6691

　　1　引言

　　MAX6691是美国Maxim公司推出的一款新型单线(1-Wire)接口四通道热敏电阻温度-脉宽转换器，可用于测量四个外接热敏电阻的温度，并将所测温度值转换成一个PWM输出的矩形脉冲序列。每个脉冲的宽度与对应热敏电阻的温度相关。由于该器件采用1-Wire接口，它可以在只占用微处理器一个I/O端口的条件下测量四个被测量点的温度，因而非常适用于I/O端口资源比较紧张的多点分布式温度测量控制系统。

　　MAX6691的主要特点如下：

　　●具有简单的1-Wire接口;

　　●最多可测量四个热敏电阻的温度;

　　●流过热敏电阻的平均电流很小，因而可减小自身发热所产生的测量误差;

　　●采用内部基准电压，可使热敏电阻与电源噪声隔离;

　　●适用于任何温度范围的热敏电阻。

　　图2 MAX6691温度-脉宽转换时序图

　　2　MAX6691的工作原理

　　MAX6691采用10脚μMAX封装，其引脚说明如表1所列。

　　表1 MAX6691引脚功能描述

　　引脚序号名称

　　功能描述

　　1T1外接热敏电阻RT12T2外接热敏电阻RT23T3外接热敏电阻RT34T4外接热敏电阻RT45R-固定电阻REXT低电位端，外接REXT6R+基准电压输出端，外接REXT7GND电源地8N.C.空脚9I/OI/O端口10VCC正电源(3.0V～5.5V)

　　MAX6691含有一个漏极开路的I/O端口，可以很容易地与各种类型的微处理器I/O端口相接。采用MAX6691测量温度时，首先由微处理器发出一个低电平的转换请求脉冲(≥5μs)给MAX6691，然后释放I/O端口。MAX6691完成温度转换后，会发出一个宽度为125μs的低电平脉冲给微处理器，以表示数据已准备就绪。此后便可从该脉冲的上升沿开始，依次发出四个PWM脉冲，每个脉冲的宽度与对应热敏电阻的温度相关。这样，当微处理器利用内部计数器测出每个脉冲的宽度后，即可直接计算出每个热敏电阻的温度值。

　　MAX6691外接的四个热敏电阻RT1～RT4中的每一个都依次与固定电阻REXT构成一个电阻分压器，并由内部基准电压VREF供电。当微处理器发出测量请求并释放I/O端口后，MAX6691将基准电压VREF施加于REXT的R+端。由于REXT的R-端依次与四个热敏电阻RT1～RT4相连接，因此，MAX6691将依次测量出VREF和电阻REXT两端的电压VEXT，同时利用内部的电压-脉宽转换器将电压值转换成不同宽度的脉冲(见图1)，然后通过运算得出所测温度。当MAX6691完成第一个VEXT值(对应于RT1的温度)的测量后，首先将I/O端口电平拉低并保持125μs，然后保持高电平一段时间THIGH1(THIGH1与第一个VEXT值成线性关系)，接着再保持低电平一段时间TLOW(TLOW与VREF值也成线性关系)。随后，MAX6691依次将其它三个热敏电阻的温度数据按照同样的方式发送出去(见图2)。发送完毕后，MAX6691将I/O端口释放为高电平，从而完成一次测量转换过程。其脉冲宽度THIGH和TLOW以及电阻REXT和RT之间的关系如下：

　　THIGH/TLOW=VEXT/VREF-0.0002=[REXT/(REXT+RT　)]-0.0002

　　电压VEXT与热敏电阻温度之间的关系取决于固定电阻REXT和热敏电阻的性质。如果热敏电阻阻值RT和温度之间的关系已知，微处理器就可以利用内部计数器，并通过测量THIGH和TLOW的宽度来确定热敏电阻的温度。

　　在每次测量转换过程中，MAX6691会向I/O端口发出四个脉冲。如果某个热敏电阻对地开路或短路，那么，它所对应的脉冲将是一个窄脉冲(THIGH≤0.05TLOW)。

　　3　MAX6691的典型应用

　　图3所示为MAX6691在单片机测温系统中的一个典型应用电路。该电路中，温度数据的采集采用外部中断方式，并由单片机从P1.0口发出转换请求脉冲，以开放外部中断0，当数据准备就绪且脉冲的下跳沿到来时，系统将转入中断服务程序。其相应的中断服务程序流程图如图4所示。

　　4　结束语

　　MAX6691由于采用了单线接口技术，所以非常适合端口资源紧张的应用场合。但由于温度转换的时间较长，所以不适合于实时性要求比较高的应用场合。设计者在考虑设计方案时，应注意到这一点。

　　摘要：介绍了美国Maxim公司生产的四通道热敏电阻温度-脉宽转换器MAX6691的特点、工作原理及其典型应用方法，给出了MAX6691和8031单片机的接口连接电路以及相应的温度数据采集程序流程。

　　关键词：温度传感器;温度检测;MAX6691

　　1　引言

　　MAX6691的主要特点如下：

　　●具有简单的1-Wire接口;