Meranie teploty pomocou LM92

Teplotný snímač LM92

Všeobecný popis

LM92 je digitálny teplomer a tepelný komparátor s I2C rozhraním, jeho presnosť je ±0.33ºC. Môže byť napájaný v rozsahu napätí 2,7V až 5,5V. Sériová zbernica, 12-bitový znamienkový výstup a rozsah 128 ºC je ideálny pre široký rozsah aplikácií, napr. teplotný manažment a ochrana aplikácií v PC, elektronické testovacie náradie, kancelárska technika, elektronika, automobilové a medicínske aplikácie.

Obr. 1. Bloková schéma

Charakteristické znaky

- jednoduchý dizajn

- zaznamenávanie a kontrola teploty

- sériové rozhranie

- výstup pre vypnutie systému pri kritickej teplote

- minimálna spotreba energie pri Shut-down móde

- až 4 teplotné snímače LM92 je možné pripojiť na jednu zbernicu

- 12 bitový znamienkový výstup

- Operuje až do 150 ºC

Špecifikácie

- napájanie 2,7V až 5,5V

- spotreba počas behu 350 μA

- spotreba počas shut-down 5 μA

- Rozlíšenie 0,0625 ºC

Obr. 2. Popis pinov

SDA – sériová obojsmerná dátová linka

SCL – hodinový vstup

T_CRIT_A – výstup alarmu pri kritickej teplote

INT – výstup pre prerušenie

GND – zem

+Vs – napájanie

A0 – A1 – nastavenie adresy

Dátový formát teploty

Teplotné dáta môžu byť čítané z teplomera alebo z registrov pre SetPointy; a zapisované do Setpoint registrov. Teplotné dáta môžu byť čítané kedykoľvek. Ak bude frekvencia čítania dát vysoká, dáta v teplomery sa nestihnú obnoviť. Teplotné dáta sú reprezentované 13-bitovým binárnym číslom s LSB. Jeden bit je rovný 0, 0625 ºC.

Obr. 3. Teplotný register

Ako vidíme na obr. 3, bity D0 až D2 sú stavové bity. Teplota je na D3 až D14 a D15 je znamienko. Ak D15 je 1, znamienko je -. Príklady reprezentácie teploty sú na obr. 4. Treba si uvedomiť, že ak prečítame tento register získame 16 bitov, čo nie je hneď konkrétna nameraná teplota. Ak chceme získať teplotu, musíme sa zbaviť stavových bitov D0 až D2.

Obr. 4. Digitálny výstup z teplomera

Spojenie LM92 s mikrokontrolérom Cypress

Pre spojenie potrebujeme sériové rozhranie I2C, ktoré slúži na komunikáciu mikrokontroléra s teplomerom a napríklad RS232 rozhranie pre komunikáciu mikrokontroléra s počítačom, kde môžme získané informácie ďalej spracovávať a vyhodnocovať.

RS232

Toto rozhranie zavedieme použitím hardvérového bloku UART, ktorý Cypress obsahuje. Rýchlosť komunikácie bude 19200Bd, čo znamená frekvenciu 153kHz. Keď chceme nastaviť túto frekvenciu, musíme deliť základnú frekvenciu Cypress 24Mhz/156. Použijeme delič frekvencie VC3, ktorý bude následne zdroj frekvencie pre UART. Pre príjímané dáta použijeme pin P0_4 a pre odosielané dáta použijeme pin P0_2. Konkrétne nastavenia bloku UART priamo v PSoC dizajneri sú na obr. 5. Na obr.6. je vidieť umiestnenie blokov UART s schéme zapojenia.

Obr. 5. Konkrétne nastavenia bloku UART

Obr. 6. Umiestnenie bloku UART v schéme zapojenia

I2C

Aj keď aj pre toto sériové rozhranie existuje hardéverový blok, rozhodli sme sa, že si naprogramujeme vlastný softvér pre implementáciu tohto rozhrania. Toto naše rozhranie nebude potrebovať vonkajšie PULL-UP rezistory.

Ako prvé vytvoríme súbor napr. i2c.inc, v ktorom sa nachádzajú deklarácie pre rozhranie I2C. Jeho obsah je nasledovný:

Definicia portu a pinov

upravit podla aktualneho nastavenia

PORT: equ PORT_1 ; PORT_0, PORT_1, PORT_2 SDA: equ P_5 ; P_0, P_1, ... P_7 SCL: equ P_4 ; P_0, P_1, ... P_7

=============================================================================

Globalne definicie

I2C_WRITE: equ %00000000 I2C_READ: equ %00000001 I2C_ACK: equ %00000010 I2C_NOACK: equ %00000100

PORT_2: equ PRT2DR PORT_1: equ PRT1DR PORT_0: equ PRT0DR P_7: equ %10000000 P_6: equ %01000000 P_5: equ %00100000 P_4: equ %00010000 P_3: equ %00001000 P_2: equ %00000100 P_1: equ %00000010 P_0: equ %00000001

-----------------------------------------------------------------------------

Makra pre set/clear pinov SDA, SCL

MACRO SET_SDA mov A, reg[PORT] or A, SDA mov reg[PORT],A call BitDly ENDM

MACRO CLR_SDA mov A, reg[PORT] xor A, 0xFF or A, SDA xor A, 0xFF mov reg[PORT],A call BitDly ENDM

MACRO SET_SCL mov A, reg[PORT] or A, SCL mov reg[PORT],A call BitDly ENDM

MACRO CLR_SCL mov A, reg[PORT] xor A, 0xFF or A, SCL xor A, 0xFF mov reg[PORT],A call BitDly ENDM

Makra pre nastavenie priznakov premennej [Flag]

MACRO SET_NO_ACK mov [Flag], 0x80 ENDM

MACRO CLR_NO_ACK mov [Flag], 0x00 ENDM

MACRO BIT_DELAY call BitDly ENDM </source>

Potom vytvoríme súbor napr. i2c.asm, ktorý obsahuje konkrétne funkcie pre I2C rozhranie. Program zaberá cca 770 Byte v ROM. Hlavným účelom bolo minimalizovať počet premenných v RAM, zrušiť [Flag] a [BitCnt] nahradiť registrom X. Jeho obsah je nasledovný:

include "m8c.inc"
include "i2c_sw.inc"

export I2C_Init
export I2C_Start
export I2C_Stop
export I2C_Send
export I2C_Recv

;=============================================================================
; Premenne pre I2C
area bss(RAM)
	BitCnt:		BLK 1		; pocitadlo pre pocet bitov
	SlvAdr:		BLK 1		; adresa slave
	RcvDat:		BLK 1		; prijate data
	Flag:		BLK 1		; priznak
	Temp:		BLK 1		; pomocna premenna
;=============================================================================

area text
;-----------------------------------------------------------------------------
; BitDly	zakladny delay 
BitDly:		nop			; delay 4x sysclk, upravit podla hodin procesora
						; v pripade potreby nizsej prenosovej rychlosti 
						; sem doplnte casovy slucku 
			ret
;-----------------------------------------------------------------------------
; I2C_Init	inicializacia pinov rozhrania na uroven H
;			a reset rozhrania
; Vstup
;	-
; Vystup
;	-
I2C_Init:
			SET_SDA
 			SET_SCL
 			call I2C_Stop
 			ret
;-----------------------------------------------------------------------------
; SendStart vysle I2C start a adresu slave
;			nastavuje priznak premennej [Flag] NO_ACK, ak slave nepotvrdil 
;			prijem znaku
; Vstup
; 	A - adresa slave
;	X - mod (I2C_READ, I2C_WRITE)
; Vystup
; 	-
I2C_Start:	asl A				; posun adrsy
			mov [SlvAdr],A		; odlozenie adresy
			swap A,X			; maska modu
			or [SlvAdr],A	
			CLR_SDA			 
			CLR_SCL				
			mov A, [SlvAdr]
			call I2C_Send
			ret
;-----------------------------------------------------------------------------
; SendStop	vysle stop na I2C a uvolni linku
; Vstup
;	-
; Vystup
;	-
I2C_Stop:	CLR_SDA
			SET_SCL
			SET_SDA
			ret
;-----------------------------------------------------------------------------
; SendByte	vysle znak
;			nastavuje priznak NO_ACK v premennej [Flag]
; Vstup
;	A	- znak
; Vystup
; 	-
I2C_Send:	CLR_NO_ACK
			mov	[BitCnt],0x08
	sbLoop:	asl A				; nastavenie SDA podla rotovaneho bitu v CY
			
			push A
			jnc	sb_low			; ? CY == 0
			SET_SDA				; 	CY = 1, SDA -> 1	
			jmp sb_end
	sb_low:	CLR_SDA				;	CY = 0, SDA -> 0
	sb_end:	SET_SCL				;					 
			CLR_SCL				; 
			pop A
			
			dec [BitCnt]	
			jnz sbLoop			; podmienka cyklu
			
			SET_SDA				; uvolnenie datovej linky pre ACK 
			SET_SCL				; vyslanie clocku pre ACK
	
			mov A, reg[PORT]	; kontrola na potvrdenia ACK od slave
			and A, SDA
			jnz sb_ex			; SDA = 1, slave potvrdil
			SET_NO_ACK			; nastavenie priznaku NoACK
			
	sb_ex:	CLR_SCL
			ret
;-----------------------------------------------------------------------------
; RecvByte	- nacitanie byte z I2C
; Vstup
;	A  - priznak potvrdenia nacitaneho znaku (I2C_ACK, I2C_NO_ACK)
; Vystup
;	A - nacitany znak	 
I2C_Recv:	push A
			mov	[BitCnt],0x08
			mov [RcvDat],0x00
			
	rbLoop:	SET_SDA				; ***** doplnene
			SET_SCL				; clock pre nacitanie bitu 

			mov A,reg[PORT]		; nacitanie a ulozenie bitu

			mov [Temp],0x80		; nasada pre rotaciu
			and A,SDA			; kontrola na stav bitu SDA
			jnz rb_H			;
			asl [Temp]			; nastavenie CY bitu 
	rb_H:	asl [Temp]			; 1x rotacia - set CY, 2x rotacia - clear CY
	rb_set: mov A,[RcvDat] 
			rlc A				; presun CY do dat		
			mov [RcvDat],A

			CLR_SCL
			dec [BitCnt]
			jnz rbLoop			; koniec cyklu
			
			pop A				; vytiahnutie priznaku zo stacku
		
			cmp A, I2C_ACK
			jnz	rb_noack
			CLR_SDA				; ack by master
			jmp rb_ex
	
	rb_noack:
			SET_SDA				; no ack by master, last byte
			
	rb_ex:	SET_SCL
			CLR_SCL				; ***** doplnene
			SET_SDA
			mov A,[RcvDat]
			ret