P89LPC9251片上温度传感器的使用方法

1 概述
    随着微处理器的发展，越来越多的单片机向着小型、低成本、低功耗、高集成度的方向发展。NXP(原Philips半导体)公司推出了集成温度传感器的芯片P89LPC92X1系列微型处理器，进一步为系统设计带来方便。
    P89LPC9251(简称LPC9251)是P89LPC92X1系列的一种。它是一款高性能数字微控制器，包括一个内部温度传感器。该传感器可用来校正与温度相关的信号，或作为一个独立的温度计。在嵌入式系统设计中，使用LPC9251不仅可以省去如DSl8820、TMP04等常用的温度传感器件，同时可以节省系统设计的I／O口资源，以及减小布板PCB的尺寸空间，进一步降低了系统设计的成本。
    LPC9251有2个模数转换模块：ADC0和ADCl。ADCl是一个8位、4通道复用逐次逼近A／D转换器。ADCO是专门用于片上宽温度范围的温度传感器，其温度测量的范围是-40℃～+85℃，在该工作温度范围内输出分辨率近似为+11mV／℃。其性能远远高于一般的温度传感器，如TMP04的测量范围，适宜于中低温的测量，因此LPC9251温度传感器可以在低温环境的系统中可靠工作。

2 温度传感器
2．1 ADC功能模块
     片上温度传感器集成在ADC0功能模块中，通过Anin03通道测量温度传感器Vsen，其他3个通道Anin00、Aninol和Anin02暂未使用。温度传感器和内部参考电压Vref(bg)(1．23 V±O．123 V)引脚一起复用在相同的输入通道Anin03。通过配置CONTROL LOGIC(控制逻辑单元)中TPS-CON寄存器的TSELl和TSELO位来选择温度传感器还是内部参考电压。
2．2 温度传感器使用步骤
    为了准确地测量温度值，必须首先测量内部参考电压Vref(bg)的电源电压。温度传感器的电压计算公式如下：

    在式(1)中，Aref(bg)是Vref的A／D转换的结果，Asen是Vsen的A／D转换的结果。该温度传感器的计算公式如下：

    温度传感器的使用步骤如下：
    ①配置TSEL1和TSEL0为“01”，选择内部参考电压；
    ②使用ADC获得Aref转换结果；
    ③配置TSELl和TSELO为“10”，选择温度传感器；
    ④等待至少200μs，使传感器稳定，然后使用ADC测量Asen；
    ⑤通过公式(1)计算Vsen；
    ⑥通过公式(2)计算温度的数值。
2．3 代码例程
    本代码将读出温度传感器的数值，并将温度的计算结果发送给UARTO。
    ADCO的配置方法如下：

  
    根据前述温度传感器的测量步骤，应当首先测量内部参考电压Vref(bg)。内部参考电压测量程序如下：
   

    
    每次配置TSELl和TSEL0为“10”，用来选择温度传感器。在获取ADC转换结果前必须固定地延时200μs，用来获取稳定的ADC转换结果。温度传感器的计量程序如下：
      

 
2．3．1硬件环境配置

    硬件电路原理如图1所示。LPC9251的供电电压采用3．3 V供电，可以通过MAX3232输出给串行口或者74LVC244输出点亮8个LED来实时观测温度传感器的数值。PC软件终端使用的是Tera Term，用于接收LPC9251串行口发出的温度数据。该设置如图2所示。

2．3．2 使用LPC9251输出固定格式的温度数值
    程序中以固定的间隔测量温度传感器的温度数值，并将计量的温度结果发送给UARTO，然后在PC机上显示测量结果，如图3所示。

3 结论
    实际测最1000个温度数值，在工作温度范围内100个离散温度点读数的最大标准偏差仅为2．5个ADC最小分辨率或O．25％误差，说明LPC-925l的片上温度传感器具有极佳的重复性。由此看来，LPC9251的重复性比市场上大多数性能出色的温度传感器还好。使用LPC9251用于片上温度监控，具有体积小、功耗低、精度高、易于实现等优点，可以比较容易地实现系统温度监测功能，有一定的推广价值。