四通道溫度－脈寬轉換器MAX6691

　　摘要：介紹了美國Ｍａｘｉｍ公司生產的四通道熱敏電阻溫度－脈寬轉換器ＭＡＸ６６９１的特點、工作原理及其典型應用方法，給出了ＭＡＸ６６９１和８０３１單片機的接口連接電路以及相應的溫度數據采集程序流程。

　　關鍵詞：溫度傳感器；溫度檢測；ＭＡＸ６６９１

１　引言

　　ＭＡＸ６６９１是美國Ｍａｘｉｍ公司推出的一款新型單線（１－Ｗｉｒｅ）接口四通道熱敏電阻溫度－脈寬轉換器，可用于測量四個外接熱敏電阻的溫度，并將所測溫度值轉換成一個ＰＷＭ輸出的矩形脈沖序列。每個脈沖的寬度與對應熱敏電阻的溫度相關。由于該器件采用１－Ｗｉｒｅ接口，它可以在只占用微處理器一個Ｉ／Ｏ端口的條件下測量四個被測量點的溫度，因而非常適用于Ｉ／Ｏ端口資源比較緊張的多點分布式溫度測量控制系統。

ＭＡＸ６６９１的主要特點如下：

　　●具有簡單的１－Ｗｉｒｅ接口；

　　●最多可測量四個熱敏電阻的溫度；

　　●流過熱敏電阻的平均電流很小，因而可減小自身發熱所產生的測量誤差；

　　●采用內部基準電壓，可使熱敏電阻與電源噪聲隔離；

　　●適用于任何溫度范圍的熱敏電阻。

２　ＭＡＸ６６９１的工作原理

　　ＭＡＸ６６９１采用１０腳μＭＡＸ封裝，其引腳說明如表１所列。

表1 MAX6691引腳功能描述

　　ＭＡＸ６６９１含有一個漏極開路的Ｉ／Ｏ端口，可以很容易地與各種類型的微處理器Ｉ／Ｏ端口相接。采用ＭＡＸ６６９１測量溫度時，首先由微處理器發出一個低電平的轉換請求脈沖（≥５μｓ）給ＭＡＸ６６９１，然后釋放Ｉ／Ｏ端口。ＭＡＸ６６９１完成溫度轉換后，會發出一個寬度為１２５μｓ的低電平脈沖給微處理器，以表示數據已準備就緒。此后便可從該脈沖的上升沿開始，依次發出四個ＰＷＭ脈沖，每個脈沖的寬度與對應熱敏電阻的溫度相關。這樣，當微處理器利用內部計數器測出每個脈沖的寬度后，即可直接計算出每個熱敏電阻的溫度值。

　　ＭＡＸ６６９１外接的四個熱敏電阻ＲＴ１～ＲＴ４中的每一個都依次與固定電阻ＲＥＸＴ構成一個電阻分壓器，并由內部基準電壓ＶＲＥＦ供電。當微處理器發出測量請求并釋放Ｉ／Ｏ端口后，ＭＡＸ６６９１將基準電壓ＶＲＥＦ施加于ＲＥＸＴ的Ｒ＋端。由于ＲＥＸＴ的Ｒ－端依次與四個熱敏電阻ＲＴ１～ＲＴ４相連接，因此，ＭＡＸ６６９１將依次測量出ＶＲＥＦ和電阻ＲＥＸＴ兩端的電壓ＶＥＸＴ，同時利用內部的電壓－脈寬轉換器將電壓值轉換成不同寬度的脈沖（見圖１），然后通過運算得出所測溫度。當ＭＡＸ６６９１完成第一個ＶＥＸＴ值（對應于ＲＴ１的溫度）的測量后，首先將Ｉ／Ｏ端口電平拉低并保持１２５μｓ，然后保持高電平一段時間ＴＨＩＧＨ１（ＴＨＩＧＨ１與第一個ＶＥＸＴ值成線性關系），接著再保持低電平一段時間ＴＬＯＷ（ＴＬＯＷ與ＶＲＥＦ值也成線性關系）。隨后，ＭＡＸ６６９１依次將其它三個熱敏電阻的溫度數據按照同樣的方式發送出去（見圖２）。發送完畢后，ＭＡＸ６６９１將Ｉ／Ｏ端口釋放為高電平，從而完成一次測量轉換過程。其脈沖寬度ＴＨＩＧＨ和ＴＬＯＷ以及電阻ＲＥＸＴ和ＲＴ之間的關系如下：

　　ＴＨＩＧＨ／ＴＬＯＷ＝ＶＥＸＴ／ＶＲＥＦ－０．０００２＝[ＲＥＸＴ／(ＲＥＸＴ＋ＲＴ)]－０．０００２

　　電壓ＶＥＸＴ與熱敏電阻溫度之間的關系取決于固定電阻ＲＥＸＴ和熱敏電阻的性質。如果熱敏電阻阻值ＲＴ和溫度之間的關系已知，微處理器就可以利用內部計數器，并通過測量ＴＨＩＧＨ和ＴＬＯＷ的寬度來確定熱敏電阻的溫度。

　　在每次測量轉換過程中，ＭＡＸ６６９１會向Ｉ／Ｏ端口發出四個脈沖。如果某個熱敏電阻對地開路或短路，那么，它所對應的脈沖將是一個窄脈沖（ＴＨＩＧＨ≤０．０５ＴＬＯＷ）。

３　ＭＡＸ６６９１的典型應用

　　圖３所示為ＭＡＸ６６９１在單片機測溫系統中的一個典型應用電路。該電路中，溫度數據的采集采用外部中斷方式，并由單片機從Ｐ１．０口發出轉換請求脈沖，以開放外部中斷０，當數據準備就緒且脈沖的下跳沿到來時，系統將轉入中斷服務程序。其相應的中斷服務程序流程圖如圖４所示。

４　結束語

　　ＭＡＸ６６９１由于采用了單線接口技術，所以非常適合端口資源緊張的應用場合。但由于溫度轉換的時間較長，所以不適合于實時性要求比較高的應用場合。設計者在考慮設計方案時，應注意到這一點。