四通道温度－脉宽转换器MAX6691

摘要：介绍了美国Ｍａｘｉｍ公司生产的四通道热敏电阻温度－脉宽转换器ＭＡＸ６６９１的特点、工作原理及其典型应用方法，给出了ＭＡＸ６６９１和８０３１单片机的接口连接电路以及相应的温度数据采集程序流程。
关键词：温度传感器；温度检测；ＭＡＸ６６９１
１　引言
ＭＡＸ６６９１是美国Ｍａｘｉｍ公司推出的一款新型单线（１－Ｗｉｒｅ）接口四通道热敏电阻温度－脉宽转换器，可用于测量四个外接热敏电阻的温度，并将所测温度值转换成一个ＰＷＭ输出的矩形脉冲序列。每个脉冲的宽度与对应热敏电阻的温度相关。由于该器件采用１－Ｗｉｒｅ接口，它可以在只占用微处理器一个Ｉ／Ｏ端口的条件下测量四个被测量点的温度，因而非常适用于Ｉ／Ｏ端口资源比较紧张的多点分布式温度测量控制系统。
ＭＡＸ６６９１的主要特点如下：
●具有简单的１－Ｗｉｒｅ接口；
●最多可测量四个热敏电阻的温度；
●流过热敏电阻的平均电流很小，因而可减小自身发热所产生的测量误差；
●采用内部基准电压，可使热敏电阻与电源噪声隔离；
●适用于任何温度范围的热敏电阻。

图2 MAX6691温度-脉宽转换时序图

２　ＭＡＸ６６９１的工作原理
ＭＡＸ６６９１采用１０脚μＭＡＸ封装，其引脚说明如表１所列。

表1 MAX6691引脚功能描述
引脚序号12345678910
名称
功能描述
T1 外接热敏电阻RT1
T2 外接热敏电阻RT2
T3 外接热敏电阻RT3
T4 外接热敏电阻RT4
R- 固定电阻REXT低电位端，外接REXT
R+ 基准电压输出端，外接REXT
GND 电源地
N.C. 空脚
I/O I/O端口
VCC 正电源（3.0V～5.5V）
ＭＡＸ６６９１含有一个漏极开路的Ｉ／Ｏ端口，可以很容易地与各种类型的微处理器Ｉ／Ｏ端口相接。采用ＭＡＸ６６９１测量温度时，首先由微处理器发出一个低电平的转换请求脉冲（≥５μｓ）给ＭＡＸ６６９１，然后释放Ｉ／Ｏ端口。ＭＡＸ６６９１完成温度转换后，会发出一个宽度为１２５μｓ的低电平脉冲给微处理器，以表示数据已准备就绪。此后便可从该脉冲的上升沿开始，依次发出四个ＰＷＭ脉冲，每个脉冲的宽度与对应热敏电阻的温度相关。这样，当微处理器利用内部计数器测出每个脉冲的宽度后，即可直接计算出每个热敏电阻的温度值。
ＭＡＸ６６９１外接的四个热敏电阻ＲＴ１～ＲＴ４中的每一个都依次与固定电阻ＲＥＸＴ构成一个电阻分压器，并由内部基准电压ＶＲＥＦ供电。当微处理器发出测量请求并释放Ｉ／Ｏ端口后，ＭＡＸ６６９１将基准电压ＶＲＥＦ施加于ＲＥＸＴ的Ｒ＋端。由于ＲＥＸＴ的Ｒ－端依次与四个热敏电阻ＲＴ１～ＲＴ４相连接，因此，ＭＡＸ６６９１将依次测量出ＶＲＥＦ和电阻ＲＥＸＴ两端的电压ＶＥＸＴ，同时利用内部的电压－脉宽转换器将电压值转换成不同宽度的脉冲（见图１），然后通过运算得出所测温度。当ＭＡＸ６６９１完成第一个ＶＥＸＴ值（对应于ＲＴ１的温度）的测量后，首先将Ｉ／Ｏ端口电平拉低并保持１２５μｓ，然后保持高电平一段时间ＴＨＩＧＨ１（ＴＨＩＧＨ１与第一个ＶＥＸＴ值成线性关系），接着再保持低电平一段时间ＴＬＯＷ（ＴＬＯＷ与ＶＲＥＦ值也成线性关系）。随后，ＭＡＸ６６９１依次将其它三个热敏电阻的温度数据按照同样的方式发送出去（见图２）。发送完毕后，ＭＡＸ６６９１将Ｉ／Ｏ端口释放为高电平，从而完成一次测量转换过程。其脉冲宽度ＴＨＩＧＨ和ＴＬＯＷ以及电阻ＲＥＸＴ和ＲＴ之间的关系如下：
ＴＨＩＧＨ／ＴＬＯＷ＝ＶＥＸＴ／ＶＲＥＦ－０．０００２＝[ＲＥＸＴ／(ＲＥＸＴ＋ＲＴ　)]－０．０００２
电压ＶＥＸＴ与热敏电阻温度之间的关系取决于固定电阻ＲＥＸＴ和热敏电阻的性质。如果热敏电阻阻值ＲＴ和温度之间的关系已知，微处理器就可以利用内部计数器，并通过测量ＴＨＩＧＨ和ＴＬＯＷ的宽度来确定热敏电阻的温度。
在每次测量转换过程中，ＭＡＸ６６９１会向Ｉ／Ｏ端口发出四个脉冲。如果某个热敏电阻对地开路或短路，那么，它所对应的脉冲将是一个窄脉冲（ＴＨＩＧＨ≤０．０５ＴＬＯＷ）。

３　ＭＡＸ６６９１的典型应用
图３所示为ＭＡＸ６６９１在单片机测温系统中的一个典型应用电路。该电路中，温度数据的采集采用外部中断方式，并由单片机从Ｐ１．０口发出转换请求脉冲，以开放外部中断０，当数据准备就绪且脉冲的下跳沿到来时，系统将转入中断服务程序。其相应的中断服务程序流程图如图４所示。

４　结束语
ＭＡＸ６６９１由于采用了单线接口技术，所以非常适合端口资源紧张的应用场合。但由于温度转换的时间较长，所以不适合于实时性要求比较高的应用场合。设计者在考虑设计方案时，应注意到这一点。