CN0153 利用精密模拟微控制器ADuC7122和外部热敏电阻构建基于USB的温度监控器

cn0153 ADP120 (2.5 V)可以代替ADP3333 (3.3 V)，前者具有更宽的工作温度范围（−40°C至+125°C），功耗更低（典型值为20 μA，而后者为70 μA），但最大输入电压较低（前者为5.5 V，后者为12 V）。请注意，ADuC7122可以通过标准JTAG接口编程或调试。对于标准UART至RS-232接口，可以用ADM3202等器件代替FT232R收发器，前者需采用3 V电源供电。 本笔记所述的热敏电阻威廉希尔官方网站 经过适当调整，可以配合其它精密模拟微控制器工作，例如 ADuC7020 系列、ADuC7023和ADuC7061系列。 图1所示威廉希尔官方网站 完全通过USB接口供电。利用3.3 V低压差线性调节器ADP3333 ，可将USB接口提供的5 V电源调节至3.3 V，进而向ADuC7122提供DVDD电压。ADuC7122的AVDD电源经过额外滤波处理，如图所示。在线性调节器的输入端也放置一个滤波器，对USB电源进行滤波。 本应用中用到ADuC7122的下列特性： 12位SAR ADC ARM7TDMI® 内核：功能强大的16/32位ARM7内核集成了126 kB闪存和SRAM存储器，用来运行用户代码，可配置并控制ADC，对来自热敏电阻传感器的信号进行模数转换处理，以及控制UART/USB接口的通信。 UART: UART用作与PC主机的通信接口。 两个外部开关按钮（未显示）用来强制该器件进入闪存引导模式：使DOWNLOAD处于低电平，同时切换RESET开关，ADuC7122将进入引导模式，而不是正常的用户模式。在引导模式下，通过USB接口并利用I2CWSD工具可以对内部闪存重新编程。 BUF_VREF: 带隙基准电压源也通过缓冲连接到BUF_VREF1和BUF_VREF2引脚，用作系统中其它威廉希尔官方网站 的基准电压源。这些引脚需连接至少0.1 μF的电容，以降低噪声。 本威廉希尔官方网站 所用的热敏电阻为4.7 kΩ电阻，型号为NCP18XM472。它采用0603表贴封装。25°C时，图2威廉希尔官方网站 所用热敏电阻具有以下特性：β = 3500（β参数描述电阻与温度的关系），电阻(R25) = 4.7 kΩ。 ADuC7122的USB接口通过FT232R UART转USB实现，它将USB信号直接转换为UART协议。 除图1所示的去耦外，USB电缆本身还应采用铁氧体磁珠来增强EMI/RFI保护功能。本威廉希尔官方网站 所用铁氧体磁珠为Taiyo Yuden BK2125HS102-T，它在100 MHz时的阻抗为1000 Ω。 本威廉希尔官方网站 必须构建在具有较大面积接地层的多层威廉希尔官方网站 板上。为实现最佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术（请参考教程MT-031, 教程MT-101及ADuC7122 评估板布局）。 图2中的输入热敏电阻威廉希尔官方网站 旨在产生0°C至90°C的精确温度测量结果。请注意，此系统不含温度校正。该威廉希尔官方网站 包含一个简单的热敏电阻威廉希尔官方网站 ，其不具备威廉希尔官方网站 线性化功能。如果采用线性化技术，它可以在更广的温度范围内工作，不过这会降低传感器的分辨率。 图2. 利用ADuC7122实现简单温度传感器威廉希尔官方网站   图2所示威廉希尔官方网站 采用分压器配置，因而可以将ADC结果D转换为RTH（热敏电阻）的电阻测量结果，计算公式如下： 计算出热敏电阻的电阻值之后，就可以利用Steinhart-Hart方程确定传感器的当前温度。 ADuC7122使用以下公式确定传感器温度： 其中： T2 = 未知温度 T1 = 298K β = 298K或25°C时热敏电阻的β参数，β = 3500 R25 = 298K或25°C时热敏电阻的电阻值，R25 = 4.7 kΩ RTH = 通过以上公式计算出的未知温度时热敏电阻的电阻值 图3显示ADuC7122对图2所示热敏电阻传感器的响应与温度的关系。 代码说明  用于测试本威廉希尔官方网站 的源代码和“超级终端”配置文件可从以下网址下载（zip压缩文件）：www.analog.com/CN0153_Source_Code。 UART配置为波特率9600、8数据位、无极性、无流量控制。如果本威廉希尔官方网站 直接与PC相连，则可以使用“超级终端”(HyperTerminal)等通信端口查看程序来查看该程序发送给UART的结果（请参考图4）。源代码附有注释说明，方便了解、使用。可利用Keil μVision 3应用程序对代码进行编译和测试。 图3. 利用ADC0得到的ADuC7122热敏电阻传感器测量输出（转换为V）与温度的关系   CN0153 CN0153 利用精密模拟微控制器ADuC7122和外部热敏电阻构建基于USB的温度监控器 本威廉希尔官方网站 显示如何在精密热敏电阻温度监控应用中使用精密模拟微控制器 ADuC7122 。ADuC7122集成多通道12位SAR ADC、12个12位DAC、1.2 V内部基准电压源、ARM7内核、126 kB闪存、8 kB SRAM以及各种数字外设，例如UART、定时器、SPI和两个I2C 接口等。它与一个4.7 kΩ热敏电阻相连。 ADuC7122采用7 mm × 7 mm、108引脚BGA小型封装，因此整个威廉希尔官方网站 可以放在极小的PCB上，从而进一步降低成本。 热敏电阻是对温度敏感的低成本电阻，功能与RTD相似，由固体半导体材料构成，具有正或负温度系数。热敏电阻价格低廉，灵敏度高，可以检测RTD或热电偶无法观察到的细微温度变化。然而，热敏电阻具有高度非线性特征；因此，如果不采用线性化技术，它只能应用于非常窄的温度范围。威廉希尔官方网站 线性化技术可以通过软件实现，但这不在本文讨论范围之内。 尽管具有功能强大的ARM7内核和高速SAR ADC，但ADuC7122仍是一款低功耗解决方案。当ARM7内核在326.4 kHz工作、主ADC有效并测量外部温度传感器时，整个威廉希尔官方网站 的典型功耗为7 mA。在两次温度测量之间可以关断ADC和/或微控制器，使功耗进一步降低。 图1. 与一个热敏电阻接口、用作温度监控器的ADuC7122（原理示意图，未显示所有连接）   CN0153 CN0153 | circuit note and reference circuit info 利用精密模拟微控制器ADuC7122和外部热敏电阻构建基于USB的温度监控器 | Analog Devices 本威廉希尔官方网站 显示如何在精密热敏电阻温度监控应用中使用精密模拟微控制器 ADuC7122 。ADuC7122集成多通道12位SAR ADC、12个12位DAC、1.2 V内部基

• 典型温度范围为-90 C至+150 C
• 热敏电阻温度监控器
• 带ARM7处理内核的单芯片解决方案

(analog)