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传感技术:精确的USB2.0温度传感器仅需要少量的电子元件
来源:   时间: 2007-12-3 5:23:33    

  这个设计理念向我们展现了一个简单、精确和可靠的用USB去测量温度的设计观点。图一为温度传感器的完整电路图。这个传感器的核心是FTDI 公司的USB到串口转换芯片FT232RQ。FT232RQ 除了其本身默认的UART(Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) 模式之外,还有一个所谓的位传送模式bit-bang。这个模式使它的I/O总线成为一个用户可以完全控制的双向数据总线。
温度传感器

  温度传感器仅使用了四线SPI接口(Serial Peripheral Interface)的三个引脚,即串行时钟SCK(serial clock),从属选择SS# (slave select),串行数据输入SDI (serial-data-in)。,为了避免传感器可能出现的任何故障,SDI引脚必须接地。FT232扮演了一个串行外设接口的主设备的角色,通过对SS和SCK引脚的置位和清零操作来模拟AD7814协议。从传感器反馈回来的数据在其他的数据总线上重复执行,这个进程和写的进程同时发生。

   
      为了符合usb的规范,在usb逻辑处于暂停的模式下你可以用睡眠信号来关闭传感器的电源。传感设备可以通过USB接收它的信号并且提升电流到大约为20毫安。 在软件方面,你仅仅需要打开机器然后切换芯片进入为传输模式。通过这个操作,你可以通过发送固定的关键字来模拟PC主机到FT232的SPI通信中。软件可以从PC 和FT232的输入口和输出口反馈回一组端口取样的数据组。

      由于FT232芯片出厂时有其的唯一的序号,你可以在一个多芯片模块的环境下找出正确的设备。 因此,你可以把很多的以FT232为基础的传感器植入电脑。 这个设计理念的核心并不局限于测量温度,同样的你可以把它应用到其它数字接口的传感器中。

  为了获得当前温度,你必须写35个固定的字节到端口寄存器. 当ss为低电平的时候,该传感器预计16个时钟脉冲在串行时钟线。时钟频率为1兆赫。在写操作的过程中,设备从传感器读出的数据总取样。 当后台协议结束的时候,你可以从PC取回数据为进一步处理准备。为了从传感器获得的10位字节消耗了相当可观的数据开销(图2)。虚线箭头标志了无需进一步评价的这些字节。
传感器

  我们设计出了两种双层板结构的电路,尺寸分别为18 × 12毫米( 0.7 × 0.47英寸) 7.6 × 30.5毫米( 0.3 × 1.2 英寸)。图三为它们和USB插头A类型的大小的比较。

USB插头

  A USB-to-serial converter forms the heart of an accurate USB temperature sensor.

  This Design Idea presents a simple, accurate, and reliable design to measure temperature using the USB. Figure 1 shows the complete circuit of the temperature-sensor device. The heart of the sensor device is an FT232RQ USB-to-serial converter from FTDI (Future Technology Devices International). In addition to using the FT232 in its default UART mode, the FT232 works in a so-called bit-bang mode (reference 1, reference 2, and reference 3). This mode changes its I/O lines into a bidirectional data bus, which the user can fully control. The connection with the USB takes place in a standard manner, and the back end of the chip interconnects to an AD7814 digital temperature sensor from Analog Devices (Reference 4).

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