摘 要：LM92 I2C总线方式控制的数字温度传感器和MSP430单片机构成的测温嵌入式系统和Internet相连,并通过标准网络浏览器进行过程控制。
1- LM92数字温度传感器
LM92是美国国家半导体公司近期生产的一种高精度数字温度传感器,他采用I2C总线方式 控制。内含12 b温度A/D转换器,工作电压：＋2.7～+5.5 V;测温范围：-55～＋150 ℃;精度：±0.333 ℃（30 ℃时）;线形度：±0.5 ℃;温度刷新间隔：500 ms。内部有 16 b只读温度寄存器,通过I2C总线方式控制,可以存储测温数据,还可以设置窗口上、下限温度值,临界温度告警值。当测温数据偏离窗口上、下限温度范围,或临界温度值时,LM92可以产生中断请求信号INT或临界温度告警信号TCRITA。在同一条I2C总线上最多可连接4个LM92。LM92采用SO8脚封装,I2C总线由数据线SDA和时钟 线SCL构成;其输出为漏极开路,总线必须接有上拉电阻。
2- MSP430与I2C总线LM92的接口
MSP430单片机与传统的51单片机在结构上有很大的区别。其中之一就是：在MSP430的外围接口电路中,没有提供像51那样控制外设读、写、地址锁存信号的硬件电路。与这种接口电路相适应, MSP430更倾向使用I2C总线以及ISP等基于串行接口的外围器件。如图1所示。
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3- MSP430单片机与LM92 构成嵌入式测温系统的特点
LM92数字温度传感器与传统的热敏电阻器、模拟温度传感器不同,他可以直接将测量的温度数据转换成13 b串行数字温度信号,供CPU读取;在硬件电路设计上就可以省去传统传感器 需要的信号放大器和A/D转换器。
虽然长期以来热敏电阻器是最常用的元件,目前在一些工业应用领域仍然起重要的作用;在汽车的计算机控制系统中,温度传感器仍然采用热敏电阻器。热敏电阻器的电压输出与温度不具有线性关系,需通过查表或外加线性化电路,才能得到准确的温度。而且,热敏电阻器在高温区段电压变化率较小,不易分辨,造成温度测量的误差较大。这是热敏电阻器的最大缺点。其次,热敏电阻器产品在不同的批次间存在差异,电子响应性能不一致。因而,使用前都需要进行调校,在大量生产时增加了成本和时间。相比之下,集成电路温度传感器LM92输出与温度成线性关系,无论在高温或低温范围内,准确度都是一样的。但是LM92数字温度传感器测温范围是：-55～＋150 ℃,特别是在高温段的测温范围,相对热敏电阻器较低;限制了他在一些工业应用领域中的应用。但在低温段可以替代热敏电阻器、模拟温度传感器。
MSP430单片机片内最多有64 kB的ROM,可以完全容纳一个控温程序,不需要对外扩展ROM芯 片。MSP430单片机与LM92构成的嵌入式测温系统硬件电路结构紧凑、简单,可以充分减小制版面积,减小了成本;系统设计也可以简化,节省设计时间。提高了系统的精确度、准确度、可靠性,减小了系统的干扰。
4- 单片机嵌入系统和Internet连接
目前,为了把单片机为核心的嵌入式系统和Internet相连,已有多家国外公司在进行这方面的较多研究。这方面较为典型的有emWare公司和TASKING公司。要求专门为嵌入式微控制器 设备设计网络服务器,使嵌入式设备可以和Internet相连,并通过标准网络浏览器进行过程控制。
LM92采用I2C总线方式控制,而MSP430单片机的通用串行同步异步通信接口USART是一个串行通道,他允许7 b或8 b串行位流以预先编程的速率或外部时钟确定的速率移入、移出MS P430。串行异步通信协议UART以预先编程的速率和嵌入式系统内部的电路模块进行串行数据移入、移出通信;串行同步通信协议SPI用外部时钟确定的速率和嵌入式系统外部的Internet网进行串行数据移入、移出通信。LM92和MSP430单片机构成的嵌入式测温系统,是以串行同步通信协议SPI模式和Internet网连接;使人们可以通过互联网观测、控制远在千里外的系统进行正常工作。通过MSP430的串行同步通信协议SPI模式,用蓝牙收发器芯片无线连接Inter net网,还可以实现在汽车行驶过程中的离车诊断;他不仅可以读取汽车控制系统存储的故障信息,还能对控制系统进行重新检测和诊断。还可以进行对汽车无人遥控驾驶课题的研究。
5- 结语
LM92数字温度传感器和MSP430单片机构成的嵌入式测温系统,用串行同步通信协议SPI模式和Internet相连,并通过标准网络浏览器进行过程控制;其应用的范围将极为广阔,改变了传统的近距离有线嵌入式控制系统,极大地方便了人们的工作和生活,将是未来一种新的发展趋势。
参考文献
［1］胡大可.MSP430系列16位单片机原理与应用［M］.北京：北京航空航天大学出版社,2000
