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1. 內(nèi)容簡(jiǎn)介 溫度的量測(cè)應(yīng)用非常的廣泛，從農(nóng)業(yè)上的氣溫觀測(cè)，及日常防疫的體溫量測(cè)至工業(yè)上的半導(dǎo)體制程，溫度都是相當(dāng)重要的一個(gè)指標(biāo)及依據(jù)。本文主要是介紹HYCON HY16F188 Series芯片在溫度量測(cè)上的應(yīng)用，并透過(guò)Touch Key的界面進(jìn)行操作。由于HY16F188芯片內(nèi)部集成高精度∑△ADC，且ADC輸出頻率最快可以到達(dá)10KHZ，藉由外部LCD驅(qū)動(dòng)IC HY2613B完成顯示。HY16F188用于溫度上的量測(cè)，不需外接的感測(cè)組件即完成，達(dá)到周邊電路簡(jiǎn)單且省電的應(yīng)用。 2.原理說(shuō)明 2.1量測(cè)原理 本應(yīng)用的溫度量測(cè)組件是采用，IC內(nèi)部的絕對(duì)溫度傳感器TPS，絕對(duì)溫度傳感器由二極管(BJT)組成，其電壓信號(hào)對(duì)溫度的變化為一通過(guò)0°K曲線，其具以下特色溫度傳感器在環(huán)境溫度為0°K時(shí)期輸出的電壓值VTPS@0°K =0V透過(guò)測(cè)量方式可使得模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC的偏移電壓(VADC-OFFSET)與BJT之不對(duì)稱性(IS1≠I(mǎi)S2)自動(dòng)抵銷。校正溫度僅需單點(diǎn)校正。 HY16F啟用時(shí)，TPS的功能隨即被自動(dòng)啟用。在同一溫度TA(℃)下，量測(cè)到VTPS0與VTPS1的數(shù)值后，將兩數(shù)相加并取平均值即可求得在溫度TA下測(cè)得TPS相對(duì)應(yīng)的電壓值VTPS@TA。TPS的輸出電壓VTPS對(duì)溫度變化為一線性曲線，故可推倒得出其增益值GTPS(或稱斜率) TPS增益公式 2.2控制芯片 單片機(jī)簡(jiǎn)介：HY16F系列32位高性能Flash單片機(jī)(HY16F188) 纮康HY16F系列32位高性能Flash單片機(jī)(HY16F188) (1)采用最新Andes 32位CPU核心N801處理器。 (2)電壓操作范圍2.4~3.6V，以及-40℃~85℃工作溫度范圍。 (3)支持外部20MHz石英震蕩器或內(nèi)部20MHz高精度RC震蕩器，擁有多種CPU工作頻率切換選擇，可讓使用者達(dá)到最佳省電規(guī)劃。 (3.1)運(yùn)行模式 350uA＠2MHz/2(3.2)待機(jī)模式 10uA@32KHz/2(3.3)休眠模式 2.5uA (4)程序內(nèi)存64KBytes Flash ROM (5)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器08KBytes SRAM。 (6)擁有BOR and WDT功能，可防止CPU死機(jī)。 (7)24-bit高精準(zhǔn)度ΣΔADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (7.1)內(nèi)置PGA (Programmable Gain Amplifier)最高可達(dá)128倍放大。 (7.2)內(nèi)置溫度傳感器TPS。 (8)超低輸入噪聲運(yùn)算放大器OPAMP。 (9)16-bit Timer A (10)16-bit Timer B模塊具PWM波形產(chǎn)生功能 (11)16-bit Timer C 模塊具數(shù)字Capture/Compare 功能 (12)硬件串行通訊SPI模塊 (13)硬件串行通訊I2C模塊 (14)硬件串行通訊UART模塊 (15)硬件RTC時(shí)鐘功能模塊 (16)硬件Touch KEY功能模塊 3.系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1硬件說(shuō)明 HY16F188對(duì)于觸控溫度計(jì)的應(yīng)用，整體電路就只需HY16F開(kāi)發(fā)板上之Touch Key及LCD顯示芯片及LCD。 觸控溫度量測(cè)應(yīng)用內(nèi)部電路圖 3.2溫度設(shè)定 TPS量測(cè)圖：ADC內(nèi)部的PGA放大1倍，ADGN放大1倍，參考電壓由VDDA -VSS供給，則ΔVR_I=1.2V 3.3觸控設(shè)定 內(nèi)建硬件觸控模塊(使用模擬比較器方塊) 如上圖 所示，TOUCH KEY 外圍電路連接簡(jiǎn)單，只需再CMP的正輸入端CH1端接入一個(gè)參考電容Cref=10nf；CMP的正輸入端配置為CH1，與touch key pad的CH1端連接；負(fù)輸入端配置為RLC，與NON-OVERLAP 的輸出端RLO連接；NON-OVERLAP的電壓源選擇VDD18=1.8v，且CPRLS=1短路22.5R與20R電阻，設(shè)置NON-OVERLAP分壓輸出為1/16R；啟動(dòng)TMB且計(jì)數(shù)源為CMPO。透過(guò)設(shè)置CPIS=1，令CMP的輸入端短路，將CH1上的Cref電容上的電量通過(guò)RLO接到VSS，進(jìn)行完全放電；啟動(dòng)比較器及TMB開(kāi)始計(jì)數(shù)，啟動(dòng)NON-OVERLAP，讓VDD對(duì)touch pad 充電，由于NON-OVERLAP的開(kāi)關(guān)功能，touch PAD對(duì)CH1 Cref充電，使得CH1端電壓慢慢上升，當(dāng)CH1端電壓上升到RLO電位時(shí)，比較器輸出轉(zhuǎn)態(tài)CMPO=0，產(chǎn)生CMP中斷標(biāo)志位，停止TMB計(jì)數(shù)并記錄TMBR計(jì)數(shù)值，與設(shè)定的TOUCH KEY計(jì)數(shù)臨界值比較，若小于臨界值，表示有觸摸Touch Pad，反則，沒(méi)有觸摸Touch Pad。分別對(duì)不同的touch pad掃描。 3.4顯示設(shè)置 電路MCU通過(guò)IIC與LCD Driver通訊，電路簡(jiǎn)單，操作方便，只須將數(shù)據(jù)發(fā)送給LCD driver HY2613，MCU就可以處理其他事情，且更新數(shù)據(jù)方便。 4.操作流程 一開(kāi)機(jī)后，隨即會(huì)顯是當(dāng)下溫度，觸摸Touch Key1會(huì)使程序進(jìn)入Idle Mode，程序進(jìn)入Idle Mode后，開(kāi)啟TimeA開(kāi)始計(jì)數(shù)，每0.3S喚醒一次掃Touch Key1判斷Touch Key1是否被觸碰，如有則離開(kāi)Idle Mode。 在顯示溫度情況下如按下Touch Key3，則會(huì)進(jìn)入溫度校正模式。 在顯示溫度情況下如按下Touch Key4，則會(huì)進(jìn)入觸控校正模式。 在溫度校正模式下，一開(kāi)始16F會(huì)自動(dòng)抓取現(xiàn)在AD value并記錄下來(lái)，完成后用戶需透過(guò)Touch Key1、2設(shè)定現(xiàn)在溫度，設(shè)定完成后再次觸摸Touch Key3及設(shè)定完成，離開(kāi)溫度校正子程序。 在觸控校正模式下，一開(kāi)始16F會(huì)自動(dòng)抓取untouch value，此時(shí)LCD會(huì)自動(dòng)倒數(shù)。在倒數(shù)時(shí)切勿碰觸Touch Key。當(dāng)自動(dòng)抓取完成后，LCD會(huì)依序出現(xiàn)994444、99333、99222、991111，用戶需一出現(xiàn)數(shù)字觸摸對(duì)應(yīng)Touch Key。對(duì)應(yīng)表如下表1
4.1程序流程 主程序流程 溫度校正程序 觸控校正程序 5. 參考文獻(xiàn) (1) HYCON HY16F188 Series Data Sheet (2) HYCON HY16F188 Series User’s Guide |
