USB的温度传感器电路的设计

1、【Word版本下载可任意编辑】 USB的温度传感器电路的设计 使用模拟MCU，LDO，外部热敏电阻和一些分立器件，您可以构建高精度的温度传感应用。 图1中的电路显示了Analog DevicesADuC7122精细模拟微控制器的工作原理可用于的热敏电阻温度监测应用。 ADuC7122集成了多通道12位SARADC，12个12位DAC，1.2 V内部基准电压源，以及ARM7内核，126 kB闪存，8 kB SRAM以及各种数字外设，如UART，定时器，SPI，以及两个I2C接口。 ADuC7122连接到4.7k热敏电阻。 图1：ADuC7122用作温度监控器，与热敏电阻连接（简化原理图，所有连接

2、均未由于ADuC7122（7 mm7 mm，108球BGA封装）的小外形尺寸，整个电路可以安装在极小的PCB上，从而进一步降低了成本。 与RTD类似，热敏电阻是低成本的温度敏感电阻器，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。它们检测温度的微小变化，这是RTD或热电偶无法观察到的。但是，热敏电阻是高度非线性的;因此，如果不应用线性化技术，它们仅限于具有非常窄的温度范围的应用。电路线性化技术可以用软件完成。 尽管功能强大的ARM7内核和高速SAR ADC，ADuC7122仍然提供低功耗解决方案。 ARM7内核运行在326.4 kHz且主ADC处于活动状态并测量外部温度

3、传感器，整个电路通常消耗7 mA。在温度测量之间，可以关闭ADC和/或微控制器，以进一步降低功耗。 电路描述 图1所示电路完全由USB接口供电。使用ADP3333（3.3V）低压差线性稳压器将USB的5 V电源调节至3.3 V. 3.3 V稳压电源为ADuC7122提供DVDD电压。如下图，ADuC7122的AVDD电源具有额外的滤波功能。滤波器也放置在线性稳压器输入端的USB电源上。 在此应用中使用ADuC7122的以下功能： 12位SAR ADC。 ARM7TDMI内核：功能强大的16/32位ARM7内核，集成126 kB闪存和SRAM内存，运行用户代码，用于配置和控制ADC，处理来自热敏

4、电阻传感器的ADC转换通过UART/USB接口控制通信。 UART：UART用作主机PC的通信接口。 两个外部开关/按钮（未显示）用于强制部件进入闪光启动模式。通过将DOWNLOAD保持为低电平并切换RESET开关，ADuC7122将进入引导模式而不是正常用户模式。在引导模式下，可以使用USB接口通过I2CWSD工具重新编程内部闪存。 BUF_VREF：带隙参考还通过缓冲器连接到BUF_VREF1和BUF_VREF2引脚，这些引脚可用作系统中其他电路的参考。这些引脚应连接至少0.1F的电容，以降低噪声。 电路中使用的热敏电阻为4.7k电阻，型号为NCP18XM472。它采用0603表面贴装封装

5、。图2电路中使用的热敏电阻在25C时具有以下规格：= 3500（参数描述电阻与温度的关系）和电阻（R25）=4.7k。 图2：采用ADuC7122实现的简单温度传感器电路。 ADuC7122的USB接口采用FT232R UART转USB收发器实现，可转换USB直接向UART协议发送信号。 除了图1所示的去耦之外，USB电缆本身应该有一个铁氧体，以增加EMI/RFI保护。该电路中使用的铁氧体磁珠是Taiyo Yuden，BK2125HS102-T，在100 MHz时阻抗为1,000。 电路必须在具有大面积接地平面的多层PC板上构建。必须使用适当的布局，接地和去耦技术来实现性能。 图2中的输入热敏

6、电阻电路设计用于在0C至90C范围内开展的温度测量。请注意，此系统不包含温度校准。该电路包含一个简单的热敏电阻电路，不包含电路线性化。如果该电路采用线性化技术，它可以在更宽的温度范围内工作;然而，这会降低传感器的分辨率。 图2中的电路设置为分压器配置。这将允许我们使用以下公式将ADC结果D转换为RTH（热敏电阻）电阻的测量值： 一旦计算出热敏电阻的电阻，就可以使用Steinhart-Hart方程确定当前的温度传感器。 Steinhart-Hart方程的简化参数变化的传统形式为： 其中： T2 =未知温度V1 =298K=热敏电阻 298K或25C的参数。 = 3500 R25 =热敏电阻 29

7、8K或25C的电阻。 R25 =4.7kRTH=热敏电阻的电阻未知温度，由上式计算得出 图3描绘了ADuC7122对图2中详细说明的热敏电阻传感器的响应温度。 图3：ADuC7122热敏电阻传感器测量输出（转换为伏特），ADCO与温度的关系。 代码说明 源代码和超级终端配置用于测试连接电路的文件可以通过/CN0153_Source_Code为zip文件。 UART配置为波特率为9600,8个数据位，无奇偶校验且无流量控制。如果电路直接连接到PC，则可以使用通信端口查看应用程序（如HyperTerminal）查看程序发送到UART的结果（图4）。对源代码开展了注释，以便于理解和操作。使用KeilVision3应用程序编译和测试代码。 图4：HyperTerminal通信端口查看应用程序的输出。 常见变化 ADP3333（3.3 V）可替换为ADP120（2.5 V），具有更宽的工作温度范围（-40C至+ 125C），功耗更低（通常为20A与70A相比，但具有较低的输入电压范围（5.5 V与12 V）。注意，可以使用标准JTAG接口对ADuC7122