1、概述

TC77 是Microchip公司生產的一款13位串行接口輸出的集成數字溫度傳感器，其溫度數據由熱傳感單元轉換得來。TC77內部含有一個13位ADC，溫度分辨率為0.062 5℃／LSB。在正常工作條件下，靜態電流為250μA（典型值）。其他設備與TC77的通信由SPI串行總線或Microwire兼容接口實現，該總線可用于連接多個TC77，實現多區域溫度監控，配置寄存器CONFIG中的SHDN位激活低功耗關斷模式，此時電流消耗僅為0.1μA（典型值）。 TC77具有體積小巧、低裝配成本和易于操作的特點，是系統熱管理的理想選擇。

2、TC77的內部結構及引腳功能

圖1所示為TC77的內部結構原理圖。TC77由CMOS結型溫度傳感器、帶符號位的13位∑-△A／D轉換器、溫度寄存器、配置寄存器、制造商ID寄存器及三線制串行接口等部分組成。

其引腳定義如下：

SI／O：串行數據引腳

SCK：串行時鐘

Vss：地

CE：片選端（低電平有效）

VDD：電源電壓（6.0 V）

3、TC77的工作原理

數字溫度傳感器TC77從固態（PN結）傳感器獲得溫度并將其轉換成數字數據。再將轉換后的溫度數字數據存儲在其內部寄存器中，并能在任何時候通過SPI串行總線接口或Microwire兼容接口讀取。TC77有兩種工作模式，即連續溫度轉換模式和關斷模式。連續溫度轉換模式用于溫度的連續測量和轉換，關斷模式用于降低電源電流的功耗敏感型應用。

3.1 TC77的上電與復位

上電或電壓復位時，TC77即處于連續溫度轉換模式，上電或電壓復位時的第一次有效溫度轉換會持續大約300 ms，在第一次溫度轉換結束后，溫度寄存器的第2位被置為邏輯“1”，而在第一次溫度轉換期間，溫度寄存器的第2位是被置為邏輯“0”的，因此，可以通過監測溫度寄存器第2位的狀態判斷第一次溫度轉換是否結束。

3.2 TC77的低功耗關斷模式

在得到TC77允許后，主機可將其置為低功耗關斷模式，此時，A／D轉換器被中止，溫度數據寄存器被凍結，但SPI串行總線端口仍然正常運行。通過設置配置寄存器CONFIG中的SHDN位，可將TC77置于低功耗關斷模式：即設置SHDN=0時為正常模式；SHDN=1時為低功耗關斷模式。

3.3 TC77的溫度數據格式

TC77 采用13位二進制補碼表示溫度，表1所列是TC77的溫度、二進制碼補碼及十六進制碼之間的關系。表中最低有效位（LSB）為0.062 5 ℃，最后兩個LSB位（即位1和位0）為三態，表中為“1”。在上電或電壓復位事件后發生第一次溫度轉換結束時，位2被置為邏輯“1”。

3.4 TC77的串行總線

TC77 的串行總線包括片選信號線CE、串行時鐘信號線SCK及串行數據信號線SI／O，遵循SPI或Mi-crowire接口標準協議。在有多個TC77連接到串行時鐘和串行數據信號線時，CE用于選擇其中的某一個TC77器件，CS為邏輯“0”時，用于寫入器件或從器件中讀出數據的同步；CS為邏輯“1”時， SCK被禁止。CS的下降沿啟動器件間的相互通信，CS的上升沿則停止器件間的相互通信。圖2是對溫度寄存器進行讀操作的時序。

圖3 是TC77的多字節通信操作時序，包括對溫度寄存器的讀操作和對配置寄存器的寫操作。第一組的16個SCK脈沖用于將TC77的溫度數據傳送到微處理器，第二組的16個SCK脈沖用于接收微處理器的指令，以便使TC77進入關斷模式或連續轉換模式。寫入TC77配置寄存器的數據應為全0或全1，分別與連續轉換模式或關斷模式相對應，當配置寄存器的C0～C7全為1時為關斷模式，當C0～C7中有一個0被寫入時即變為連續轉換模式。

4、TC77與AVR單片機的接口

4.1 TC77與AVR單片機的硬件接口

圖4是TC77與AVR單片機的接口硬件連接原理圖。圖中使用的是同步串行三線SPI接口，可以方便地連接采用SPI通信協議的外設或另一片AVR單片機，實現短距離的高速同步通信。

ATmega128 的SPI采用硬件方式實現面向字節的全雙工3線同步通信，支持主機、從機和兩種不同極性的SPI時序。ATmega128單片機內部的SPI接口也可用于程序存儲器和數據E2PROM的編程下載和上傳。但需要特別注意的是，此時SPI的MOSI和MISO接口不再對應PB2和PB3引腳，而是轉換到PE0 和PE1引腳（PDI、PDO）。

4.2 TC77與AVR單片機的軟件接口

TC77 與AVR單片機的接口軟件包括主程序和中斷服務程序。在主程序中首先要對ATmega128的硬件SPI進行初始化。在初始化時，應將PORTB的 MOSI、SCLK和SS引腳作為輸出，同時將MISO引腳作為輸入，并開啟上拉電阻。接著對SPI的寄存器進行初始化設置，并空讀一次SPSR（SPX Status Reg-ister，SPI狀態寄存器）、SPDR（SPI Data Register SPI，數據寄存器），使ISP空閑等待發送數據。AVR的SPI由一個16位的循環移位寄存器構成，當數據從主機方移出時，從機的數據同時也被移入，因此SPI的發送和接收可在同一中斷服務程序中完成。在SPI中斷服務程序中，先從SPDR中讀一個接收的字節存人接收數據緩沖器中，再從發送數據緩沖器取出一個字節寫入SPDR中，由ISP發送到從機。數據一旦寫入SPDR，ISP硬件開始發送數據。下一次ISP中斷時表示發送完成，并同時收到一個數據。程序中putSPIchar（）和getSPIchar（）為應用程序的底層接口函數，同時也使用了兩個數據緩沖器，分別構成循環隊列。下面這段代碼是通過SPI主機方式連續批量輸出、輸人數據的接口程序：

5、結束語

TC77可與具有SPI或相同接口的MCU直接連接，對于不具有SPI接口的MCU則可通過軟件編程合成SPI操作。TC77非常適用于溫度測控的低成本和小型應用，如電腦硬盤驅動器或PC其他外圍設備的熱保護，同時也適用于要求較低的溫度測量與控制系統。

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