【導(dǎo)讀】AD7416 是美國模擬器件公司（ADI）出品的單片機(jī)溫度監(jiān)控系統(tǒng)集成電路。其內(nèi)部包含有帶隙溫度傳感器和10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，本文介紹了該溫度傳感器可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的環(huán)境溫度監(jiān)測、工業(yè)過程控制、電池充電以及個(gè)為計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)。
基本特性與引腳功能
圖1：AD7416引腳排列圖
AD AD7416具有如下基本特性：
工作電壓范圍為+2.7V～+5.5V；
測溫范圍為-55℃～+125℃；
具有10位數(shù)字輸出溫度值，分辨率為0.25℃；
精度為±2℃(-25℃～+100℃)和±3℃（-55℃～+125℃）；
轉(zhuǎn)換時(shí)間為15～30μs，更新速率為400μs；
帶有過溫漏級開路指示器（OTI）；
具有I2C兼容的串行接口和可選的串行總線地址；
具有低功耗關(guān)閉模式（典型值為0.2μA）；
可用來升級替換LM75。
AD7416采用8腳表面貼SO和8腳小型SOIC封裝形式，圖1所示為AD7416的引腳排列圖，各引腳功能如表1所列。
工作原理
AD7416的內(nèi)部功能框圖如圖2所示。它的片內(nèi)帶隙溫度傳感器可按預(yù)先設(shè)置的工作方式對環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字量存入到溫度值寄存器中（地址00H），其環(huán)境溫度與輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系如表2所列。
AD7416預(yù)先設(shè)置的工作方式分兩種：
自動測溫方式。在這種方式下，AD7416每隔400μs對環(huán)境溫度測量一次，每次的量化轉(zhuǎn)換時(shí)間為15～30μs，其余時(shí)間芯片則自動轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)；
低功耗方式。這種方式通常應(yīng)用在測溫頻率較低的場合。當(dāng)用戶需要對環(huán)境溫度進(jìn)行測量時(shí)，可通過I2C串行接口總線來寫入操作命令，此時(shí)，芯片將由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入測溫狀態(tài)。當(dāng)溫度量化轉(zhuǎn)換結(jié)束后，芯片將重新轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。
圖2：AD7416內(nèi)部功能框圖
AD7416內(nèi)部的配置寄存器（地址01H）為8位讀/寫寄存器，可用于設(shè)置操作方式，其格式為：
配置寄存器各部分的功能如下：
D7～D5始終設(shè)置為000；
D4和 D3用于設(shè)置故障排隊(duì)長度，以防止測溫系統(tǒng)在受到干擾時(shí)錯(cuò)誤地觸發(fā)過溫指示器（OTI），故障排隊(duì)長度可分別設(shè)置為1、2、4和6次；
D2用于設(shè)置OTI的輸出極性。0表示低電平輸出，1表示高電平輸出；
D1 用于設(shè)置OTI的工作方式。0表示采用比較方式工作，即當(dāng)環(huán)境溫度超過TOTI時(shí)觸發(fā)OUT輸出，其輸出電平一直保持到環(huán)境溫度降至THYST；1表示采用中斷方式工作，即當(dāng)環(huán)境溫度超過TOTI的觸發(fā)OTI輸出，其輸出電平將一直保持到下一次讀操作，而在這期間，即使環(huán)境溫度降到THYST，輸出電平也不翻轉(zhuǎn)；
D0用于設(shè)置工作方式。0表示采用自動測溫方式，1表示采用低功耗方式。
THYST溫度點(diǎn)寄存器（地址02H）和TOTI溫度點(diǎn)寄存器（地址03H）均是16位讀/寫寄存器，分別用于設(shè)置低端和高端溫度點(diǎn)的門限值，所設(shè)數(shù)值以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存入高9位，其余位置0。
圖3：AD7416與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序
AD7416采用I2C串行總線和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來實(shí)現(xiàn)同外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸過程中AD7416作為從器件通過數(shù)據(jù)輸入/輸出線SDA以及時(shí)鐘信號線SCL與總線相連。其傳輸時(shí)序如圖3所示。當(dāng)SCL保持高電平時(shí)，SDA從高電平到低電平的跳變?yōu)閿?shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始信號，隨后傳送AD7416的地址信息的讀/寫控制位。其地址信息的格式為：100A2A1A0R/W。
根據(jù)A2A1A0的不同編碼，最多可允許8片AD7416掛接同一個(gè)串行總線上。讀/寫控制位為1時(shí)，表示對AD7416進(jìn)行讀操作，為0時(shí)，則表示進(jìn)行寫操作。當(dāng)每個(gè)字節(jié)傳送結(jié)束時(shí)，必須在收到接收數(shù)據(jù)一方的確認(rèn)信號（ACK）后方可開始下一步的操作。然后在地址信息和讀/寫控制位之后傳送片內(nèi)寄存器地址和數(shù)據(jù)。最后，在SCL保持高電平的情況下，當(dāng)SDA從低電平跳變到高電平時(shí)將終止數(shù)據(jù)的傳輸操作。
應(yīng)用實(shí)例
AD7416在每次上電時(shí)的默認(rèn)參數(shù)如下：
圖4：AD7416典型應(yīng)用電路
OTI采用比較方式工作；
OTI輸出低電平有效；
故障排隊(duì)長度設(shè)置為1。
這些默認(rèn)值可使該溫度傳感器在不連接串行總線時(shí)用作自動調(diào)溫器，圖4所示就是AD7416作為自動調(diào)溫器的典型應(yīng)用電路原理圖。當(dāng)被測量的環(huán)境溫度低于 THYST時(shí)，OTI輸出高電平，Q1導(dǎo)通，繼電器吸合，加熱器開始工作；當(dāng)被測量的環(huán)境溫度高于TOTI時(shí)，OTI輸出低電平，將Q1的基極電位拉低以使其截止，繼電器釋放，加熱器停止工作。
實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：
為防止環(huán)境干擾，AD7416的電源同地線之間要并接容值大于0.1μF的鉭電容；
AD7416的感溫器件在芯片內(nèi)部，因此芯片表面要被測物體緊密接觸；
由于芯片自耗電的存在，AD7416工作時(shí)的自身溫升約為0.2，所以在精確測溫時(shí)應(yīng)采取低功耗的工作方式；
OTI輸出端的上拉電阻的阻值越大，流入AD7416的電流越小，其溫升也越小，但上拉電阻最大不能超過30kΩ，通常選10kΩ；
與I2C兼容的接口總線在AD7416上電后就一直有效，因此在芯片處于休眠狀態(tài)下仍可進(jìn)行片內(nèi)數(shù)據(jù)的讀出和寫入。
TOUI設(shè)置為80℃、THYST設(shè)置為75℃；
