基于mikroC Pro for PIC和microchip的TC74的温度测量方案 测量

Bazinga

TC74是microchip公司的一种可以串行访问的数字温度传感器，它能从它的机载固态传感器的采集并转换温度信息，分辨率为1°C。温度是一个8位数字字存储在其内部的一种可以通过一个2线I2C兼容的串行总线访问的温度记录器。本教程介绍如何使用TC74传感器与PIC单片机测量环境温度。

图1  成品图

一、原理
TC74数字温度传感器是采用SOT - 23和TO - 220封装，它与设备通信是通过一个2线I2C兼容的串行总线实现的。对于温度的分辨率是1°C和它的转化率名义上是8个样本/秒。

图2  TC74的管脚图

TC74储存测量温度为8位的内部寄存器为2′的补码二进制格式。最重要的位是符号位，这是负的温度设置为1。因此，最大可测正温度是127°C（0111 - 1111）。TC74也得到了另一个8位读/写配置寄存器（RWCR）是用来将进入低功率器件（IDD = 5μ待机模式，典型值）。在这种模式下，A / D转换器是停止的和温度数据寄存器也被停止。7位读/写配置寄存器必须设置为将74进入待机模式。

图3  温度转换器和内部储存器

二、串口操作
串行时钟输入（SCLK）和双向数据端口（SDA）建立一个与TC74交流的二线双向串行端口形式。该端口是I2C，它兼容所有转移发生在一个主机的控制下，这个主机通常是一个微控制器。主机控制器提供时钟信号给所有的数据传输和TC74作为一个传递者。默认的是7位的TC74的I2C地址为1001101B。然而，其他7个地址的选择也可以从装置的零件编号识别。例如，我有一个tc74a0 TO-220封装。A0对应的设备地址1001 000b。同样，tc74a3具有它自身I2C地址1001 011b。参阅详情表。
通过I2C接口从TC74读取温度包括以下步骤：
1.主机控制器发出启动条件的地址字节。地址字节包含7位从地址和读/写点（R / W）。R / W位总是0′（写）在第一阶段。
2.如果接收到的7位地址与自己的从地址匹配，TC74与应答脉冲响应。
3.主机控制器下发命令字节74表示它想访问的寄存器。读取温度，命令字节应00H。TC74应答一个脉冲响应。
4.主机控制器的问题一个新的开始，因为数据传输的方向是现在要改变了。R / W 1位新地址字节是由主机发出的，这是由从机辨认的。
5.TC74从8位温度寄存器发送温度数据。在接收的字节的时候，主机不应答，则停止。
三、电路图
我在这里用的是芯片PIC18F2550，它可以与任何其他规模较小的PIC微控制器实现I2C通信。温度由TC74传感器读取并显示在LCD字符。别忘了把两个上拉电阻（1K）连接在SDA和SCL线I2C总线上。在本实验中采用PIC18F2550单片机PIC板来自于StartUSB for PIC board.。

图4  电路图

图5  实物图

图6  TC74温度传感器

四、软件
PIC18F2550固件是在C使用MikroC Pro for PIC编译开发的。MikroC Pro for PIC编译器提供的内置支持I2C库。单片机读取TC74内部温度寄存器温度字并显示在LCD。下面的程序显示，TC74的整个工作范围内在40至125°C。
程序：
/* Project: Using TC74 with PIC microcontroller
            for temperature measurement
    MCU: PIC18F2550 on-board StartUSB for PIC
            Clock 48.0 MHz using HS + PLL
MCLR Enabled
*/

// Define LCD module connections.
sbit LCD_RS at RC6_bit;
sbit LCD_EN at RC7_bit;
sbit LCD_D4 at RB4_bit;
sbit LCD_D5 at RB5_bit;
sbit LCD_D6 at RB6_bit;
sbit LCD_D7 at RB7_bit;
sbit LCD_RS_Direction at TRISC6_bit;
sbit LCD_EN_Direction at TRISC7_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISB4_bit;
sbit LCD_D5_Direction at TRISB5_bit;
sbit LCD_D6_Direction at TRISB6_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISB7_bit;
// End LCD module connection definition

unsigned char Temp;
unsigned short num;
const int TC74A0 = 0x90;   
void check_device(unsigned short dev_address){ I2C1_Start();
if (I2C1_Wr(dev_address)){ Lcd_Out(1,1,"Device not found");
}
else Lcd_Out(1,1,"TC74 device");
I2C1_Stop();
}

unsigned short Read_Temp(){
unsigned short result; I2C1_Start(); // Issue start signal
I2C1_Wr(TC74A0); // Address + Write bit
I2C1_Wr(0x00); // Read Temp
I2C1_Repeated_Start(); // Issue start signal
I2C1_Wr(TC74A0+1); // Address + Read bit
result = I2C1_Rd(0u); return result;
}

char temperature[] = " 000 C";
void main() { CMCON = 0x07; // Disable comparators
ADCON1 = 0x0F; // Disable Analog functions
TRISA = 0x00;
TRISC = 0x00;
TRISB = 0x00;
I2C1_Init(100000); // Initiate I2C
Lcd_Init(); // Initialize LCD
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); // CLEAR display
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF); // Cursor off
Lcd_Out(1,1,"Testing TC74");
Lcd_Out(2,1,"Thermal sensor");
Delay_ms(1000);
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
do { check_device(TC74A0);
num = Read_Temp();

// Check for negative temperature
if (num > 127) {
temperature[0] = '-';
num = ~num +1;
}
else temperature[0] = '+';   
temperature[1] = num/100 + 48;
temperature[2] = (num/10)%10 + 48;
temperature[3] = num%10 + 48;
temperature[5] = 223;   

// eliminate 0s at beginning
if (temperature[1] == '0') {
temperature[1] = ' ';
if (temperature[2] == '0') temperature[2] = ' ';
}   
Lcd_Out(2,4,temperature);
Delay_ms(500); } while(1);
}

五、输出
下面的照片显示装置显示正面和负面的温度。一种热焊棒尖端饱和的传感器在127°C。测试负温度读数的时候，该装置放进冰箱。

图7  测量室内的温度

图8  最大的测量温度

图9  放在冰箱中的温度显示

六、总结
本实验对微芯片的TC74传感器与PIC单片机测量环境温度的接口技术进行了探讨，并且证明方案是可以成功的。与TC74传感器的通信是通过PIC18F2550的一个I2C总线接口完成的。8位温词是从内部温度寄存器读取和经过PIC18F2550单片机在液晶屏上显示的。再者，借助虹科电子的便利的编译器MikroC Pro for PIC，也让刚方案显得更加容易，更加稳定。