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引 言
单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强，能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促使单片机性能的发展。而现在的单片机在农业上页有了很多的应用。
温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常用到的一个物理量。测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。最常见到得测量温度的工具是各种各样的温度计，例如：水银玻璃温度计，酒精温度计，热电偶或热电阻温度计等。它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，有直观准确。
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1 温度传感器的简介
1.1 集成温度传感器的介绍
在工农业生产、科学研究过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。温度是表征物体冷热程度的物理量，是工农业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。温度的测量及控制对保证产品的质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非 常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位，约占50%.
温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特 性都随温度的变化而变化，所以能做温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度变化而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、热电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。温度传感器的发展很快，种类很多，随着生产的发展，新型温度传感器还会不断的涌现。在此我们用到的集成温度传感器。
1.2 温度传感器的发展历史
人们研究温度测量的历史已相当久远，所使用的传感器也种类很多。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段：传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；模拟集成温度传感器／控制器；智能温度传感器(即数字温度传感器)。
1.2.1 分立式温度传感器
传统的热电偶、热电阻、热敏电阻及半导体温度传感器，均属于分立式温度传感器，传感器本身就是一个完整的、独立的感温元件。此类传感器通常要配温度变送器，以获得标准的模拟量(电压或电流)输出信号。使用时还需配上二次仪表，才能完成温度测量及控制功能。其主要缺点是外围电路比较复杂、测量精度较低、分辨率不高、需进行温度校准(例如非线性校准、温度补偿、传感器标定等)，另外它们的体积较大、使用也不够方便。因此，分立式温度传感器将逐渐被淘汰。
1.2.2 模拟集成温度传感器
集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集
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成传感器。模拟集成温度传感器是在20 世纪80 年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC，它属于最简单的一种集成温度传感器。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校难。外围电路简单，它是目前在国内外应用员为普遍的一种集成传感器。典型产品有AD590、AD592、 TMP17、LMl35 等。
1.2.3 模拟集成温度控制器
模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、 AD22105 和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652／653)中还包含了A/D 转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处，但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别。
1.2.4 智能温度传感器
智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20 世纪90 年代中期问世的。智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶，它也是集成温度传感器领域中最具活力和发展前途的一种新产品。目前，国际上许多著名的集成电路生产厂家己开发出上百种智能温度传感器产品。
智能温度传感器具有以下三个显著特点：第一，能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各微控制器(MCU)；第二，能以最简方式构成高性价比、多功能的智能化温度测控系统；第三，它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。
智能温度传感器内部都包含温度传感器、AD 转换器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
1.2.5 智能温度控制器
智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的。智能温度控制器
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适配备种微控制器，构成智能化温控系统：它们还可以脱离微控制器单独工作，自行构成一个温控仪，既可以工作在连续转换模式，亦可选择单次转换模式。智能温度传感器／控制器可广泛用于温度测控系绞、计算机及家用电器中。
1.2.6 内含温度传感器的专用集成电路
值得重视的是，目前配置有温度传感器的新型专用集成电路也己问世了。例如，美国MAXIM 公司最新研制的MAXl298 和MAXl299 型5 通道12 位ADC 芯片，片内就集成了精密温度传感器，在—40 到85℃范围内的测温精度可达±l℃。MAXl298／1299 的内部结构及外部电路如图1—1 所示。芯片中主要包括七部分；内部温度传感器(用于测量本地温度)， 远程测温通道(外接2N3904 型NPN 晶体管，利用其发射结来测量远程温度)，多路转换开关(即模拟输入转换器)，12 位ADC，内部基准电压源，时钟电路和3 线串行接口电路。该串行接口能与SPI 总线、QSPI 总线及MICROWIRE 服总线兼容。MAXl298 和MAXl299 具有两种输入方式：差分输入或单端输入。作差分输入时可构成3 通道温控系统，单端输入时能构成5 通道温控系统(不包括本地测温通道)。当芯片温度或远程被测温度超过最高允许温度 时，经过串行接口可输出温度越限报警信号，再通过相应的控制电路起到过热保护作用。其模拟输入端既可接电压信号，亦可接温度传感器。
图1-1 MAX1298／1299 的内部结构及外部电路图
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1.3 智能温度传感器发展的新趋势
进入21 世纪之后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
1.3.1 提高测温精度和分辨率
在20 世纪90 年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8 位A/D 转换器，其测温精度较低，分辨率只能达到1℃。日前，国外己相继推出多种高精度、高分辨率的智能温度传感器，所用的是9 到12 位A/D 转换器，分辨率一般可达0.5 到0.0625℃。特别是由美国DALLAS 半导体公司新研制的DS1624 型高分辨率智能温度传感器，采用13 位A/D 转换器，能够输出13 位二进制数据，其分辨率高达0.03125℃，测温精度为±0.2℃，为实现精密测量温度创造了有利条件。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高 速逐次逼近式A/D 转换器。以AD7817 型5 通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27μ s、9μ s。
1.3.2 不断增加测试功能
新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如，DSl629 型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟(RTC)，使其功能更加完善。DS1624 还增加了存储功能，利用芯片内部256 字节的E PROM 存储器，可存储用户的短信息。DSl629 则在片内集成了32 字节的静态存储器(RAM)。另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。
智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择，主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式，有的还增加了低温极限扩展模式，操作非常简便。对某些智能温度传感器而言，主机（外部微处理器或单片机）还可通过相应的寄存器来设定其A/D 转换速率(典型产品为MAX6654)，分辨率及最大转换时间(典型产品为DSl624)。智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的。典型产品有DSl620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能温度控制器适配各
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