数字温度传感器TC77与AVR单片机的接口设计

TC77是Microchip公司生产的一款13位串行接口输出的集成数字温度传感器，其温度数据由热传感单元转换得来。TC77内部含有一个13位ADC，温度分辨率为0.062 5℃／LSB。本文主要介绍数字温度传感器TC77与AVR单片机的接口设计。 TC77是一款由Microchip公司制造的数字温度传感器，它具备13位串行接口输出，能够提供高达0.062 5℃/LSB的温度分辨率。该传感器内部集成了一枚13位ADC（模拟-to-digital转换器），能够将热传感单元检测到的温度信号精确转化为数字数据。在设计与AVR单片机的接口时，我们需要考虑如何有效地通过SPI（Serial Peripheral Interface）总线或与Microwire兼容的接口进行通信。 TC77的内部结构包括CMOS结型温度传感器、13位Σ-ΔA/D转换器、温度寄存器、配置寄存器、制造商ID寄存器以及三线制串行接口。其中，SI/O引脚用于串行数据的输入/输出，SCK为串行时钟，Vss接地，CE为片选端（低电平有效），VDD提供电源电压（通常为6.0V）。 在工作过程中，TC77有两种工作模式：连续温度转换模式和低功耗关断模式。在连续模式下，传感器将持续测量温度并进行转换，适合实时监控。而关断模式则用于节省能源，此时A/D转换停止，温度数据寄存器被冻结，但SPI接口仍能运行。通过配置寄存器CONFIG的SHDN位，可以切换这两种模式，SHDN为0时正常工作，为1时进入关断模式。 TC77的温度数据以13位二进制补码形式表示，最低有效位（LSB）对应0.062 5℃，最末两位为三态。在上电或复位后，第一次温度转换完成后，温度寄存器的第2位会被设置为逻辑“1”。 与AVR单片机进行接口设计时，硬件上，TC77通过SPI的三线接口（CE、SCK、SI/O）与ATmega128单片机相连。ATmega128的SPI接口支持主机和从机模式，可以实现全双工同步通信。在软件层面，需要编写主程序和中断服务程序来初始化SPI接口，设置适当的端口方向（如将PORTB的MOSI、SCLK和SS设为输出，MISO设为输入并启用上拉电阻），并处理数据的发送与接收。 设计TC77与AVR单片机的接口需要理解两者的工作原理，掌握SPI通信协议，合理配置硬件接口，并编写相应的控制程序。这是一项涉及硬件电路设计、微控制器编程和温度数据处理的综合任务，对于理解和应用嵌入式系统技术具有重要意义。