|
1. 內容簡介 溫度的量測應用非常的廣泛，從農業上的氣溫觀測，及日常防疫的體溫量測至工業上的半導體制程，溫度都是相當重要的一個指標及依據。本文主要是介紹HYCON HY16F188 Series芯片在溫度量測上的應用，并透過Touch Key的界面進行操作。由于HY16F188芯片內部集成高精度∑△ADC，且ADC輸出頻率最快可以到達10KHZ，藉由外部LCD驅動IC HY2613B完成顯示。HY16F188用于溫度上的量測，不需外接的感測組件即完成，達到周邊電路簡單且省電的應用。 2.原理說明 2.1量測原理 本應用的溫度量測組件是采用，IC內部的絕對溫度傳感器TPS，絕對溫度傳感器由二極管(BJT)組成，其電壓信號對溫度的變化為一通過0°K曲線，其具以下特色溫度傳感器在環境溫度為0°K時期輸出的電壓值VTPS@0°K =0V透過測量方式可使得模擬數字轉換器ADC的偏移電壓(VADC-OFFSET)與BJT之不對稱性(IS1≠IS2)自動抵銷。校正溫度僅需單點校正。 HY16F啟用時，TPS的功能隨即被自動啟用。在同一溫度TA(℃)下，量測到VTPS0與VTPS1的數值后，將兩數相加并取平均值即可求得在溫度TA下測得TPS相對應的電壓值VTPS@TA。TPS的輸出電壓VTPS對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 單片機簡介：HY16F系列32位高性能Flash單片機(HY16F188) 纮康HY16F系列32位高性能Flash單片機(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，可讓使用者達到最佳省電規劃。 (3.1)運行模式 350uA＠2MHz/2(3.2)待機模式 10uA@32KHz/2(3.3)休眠模式 2.5uA (4)程序內存64KBytes Flash ROM (5)數據存儲器08KBytes SRAM。 (6)擁有BOR and WDT功能，可防止CPU死機。 (7)24-bit高精準度ΣΔADC模擬數字轉換器 (7.1)內置PGA (Programmable Gain Amplifier)最高可達128倍放大。 (7.2)內置溫度傳感器TPS。 (8)超低輸入噪聲運算放大器OPAMP。 (9)16-bit Timer A (10)16-bit Timer B模塊具PWM波形產生功能 (11)16-bit Timer C 模塊具數字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時鐘功能模塊 (16)硬件Touch KEY功能模塊 3.系統設計 3.1硬件說明 HY16F188對于觸控溫度計的應用，整體電路就只需HY16F開發板上之Touch Key及LCD顯示芯片及LCD。 觸控溫度量測應用內部電路圖 3.2溫度設定 TPS量測圖：ADC內部的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觸控設定 內建硬件觸控模塊(使用模擬比較器方塊) 如上圖 所示，TOUCH KEY 外圍電路連接簡單，只需再CMP的正輸入端CH1端接入一個參考電容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，設置NON-OVERLAP分壓輸出為1/16R；啟動TMB且計數源為CMPO。透過設置CPIS=1，令CMP的輸入端短路，將CH1上的Cref電容上的電量通過RLO接到VSS，進行完全放電；啟動比較器及TMB開始計數，啟動NON-OVERLAP，讓VDD對touch pad 充電，由于NON-OVERLAP的開關功能，touch PAD對CH1 Cref充電，使得CH1端電壓慢慢上升，當CH1端電壓上升到RLO電位時，比較器輸出轉態CMPO=0，產生CMP中斷標志位，停止TMB計數并記錄TMBR計數值，與設定的TOUCH KEY計數臨界值比較，若小于臨界值，表示有觸摸Touch Pad，反則，沒有觸摸Touch Pad。分別對不同的touch pad掃描。 3.4顯示設置 電路MCU通過IIC與LCD Driver通訊，電路簡單，操作方便，只須將數據發送給LCD driver HY2613，MCU就可以處理其他事情，且更新數據方便。 4.操作流程 一開機后，隨即會顯是當下溫度，觸摸Touch Key1會使程序進入Idle Mode，程序進入Idle Mode后，開啟TimeA開始計數，每0.3S喚醒一次掃Touch Key1判斷Touch Key1是否被觸碰，如有則離開Idle Mode。 在顯示溫度情況下如按下Touch Key3，則會進入溫度校正模式。 在顯示溫度情況下如按下Touch Key4，則會進入觸控校正模式。 在溫度校正模式下，一開始16F會自動抓取現在AD value并記錄下來，完成后用戶需透過Touch Key1、2設定現在溫度，設定完成后再次觸摸Touch Key3及設定完成，離開溫度校正子程序。 在觸控校正模式下，一開始16F會自動抓取untouch value，此時LCD會自動倒數。在倒數時切勿碰觸Touch Key。當自動抓取完成后，LCD會依序出現994444、99333、99222、991111，用戶需一出現數字觸摸對應Touch Key。對應表如下表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 (1) HYCON HY16F188 Series Data Sheet (2) HYCON HY16F188 Series User’s Guide |
