現代(dai)信息(xi)技術(shu)的三(san)大基(ji)礎是(shi)信息(xi)采集(ji)(即傳(chuan)感器(qi)技術(shu))、信息(xi)傳輸(shu)(通信(xin)技術(shu))和信(xin)息處(chu)理(計(ji)算機(ji)技術(shu))。傳感(gan)器屬(shu)于信(xin)息技(ji)術的(de)前沿(yan)尖端(duan)産品(pin)，尤其(qi)是溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)被廣(guang)泛用(yong)于工(gong)農業(ye)生産(chan)、科學(xue)研究(jiu)和生(sheng)活等(deng)領域(yu)，數量(liang)高居(ju)各種(zhong)傳感(gan)器之(zhi)首。近(jin)百年(nian)來，溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的發(fa)展大(da)緻經(jing)曆了(le)以下(xia)三個(ge)階段(duan)；(1)傳統(tong)的分(fen)立式(shi)溫度(du)傳感(gan)器(含(han)敏感(gan)元件(jian))；(2)模拟(ni)集成(cheng)溫度(du)傳感(gan)器／控(kong)制器(qi)；(3)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器。目(mu)前，國(guo)際上(shang)新型(xing)溫度(du)傳感(gan)器正(zheng)從模(mo)拟式(shi)向數(shu)字式(shi)、由集(ji)成化(hua)向智(zhi)能化(hua)、網絡(luo)化的(de)方向(xiang)發展(zhan)。

１集成(cheng)溫度(du)傳感(gan)器的(de)産品(pin)分類(lei)
1.1模拟(ni)集成(cheng)溫度(du)傳感(gan)器
集(ji)成傳(chuan)感器(qi)是采(cai)用矽(xi)半導(dao)體集(ji)成工(gong)藝而(er)制成(cheng)的，因(yin)此亦(yi)稱矽(xi)傳感(gan)器或(huo)單片(pian)集成(cheng)溫度(du)傳感(gan)器。模(mo)拟集(ji)成溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)是在(zai)20世紀(ji)80年代(dai)問世(shi)的，它(ta)是将(jiang)溫度(du)傳感(gan)器集(ji)成在(zai)一個(ge)芯片(pian)上、可(ke)完成(cheng)溫度(du)測量(liang)及模(mo)拟信(xin)号輸(shu)出功(gong)能的(de)專用(yong)IC。模拟(ni)集成(cheng)溫度(du)傳感(gan)器的(de)主要(yao)特點(dian)是功(gong)能單(dan)一(僅(jin)測量(liang)溫度(du))、測溫(wen)誤差(cha)小、價(jia)格低(di)、響應(ying)速度(du)快、傳(chuan)輸距(ju)離遠(yuan)、體積(ji)小、微(wei)功耗(hao)等，适(shi)合遠(yuan)距離(li)測溫(wen)、控溫(wen)，不需(xu)要進(jin)行非(fei)線性(xing)校準(zhun)，外圍(wei)電路(lu)簡單(dan)。它是(shi)目前(qian)在國(guo)内外(wai)應用(yong)爲普(pu)遍的(de)一種(zhong)集成(cheng)傳感(gan)器，典(dian)型産(chan)品有(you)AD590、AD592、TMP17、LM135等。

1.2模(mo)拟集(ji)成溫(wen)度控(kong)制器(qi)
模拟(ni)集成(cheng)溫度(du)控制(zhi)器主(zhu)要包(bao)括溫(wen)控開(kai)關、可(ke)編程(cheng)溫度(du)控制(zhi)器，典(dian)型産(chan)品有(you)LM56、AD22105和MAX6509。某(mou)些增(zeng)強型(xing)集成(cheng)溫度(du)控制(zhi)器(例(li)如TC652/653)中(zhong)還包(bao)含了(le)A/D轉換(huan)器以(yi)及固(gu)化好(hao)的程(cheng)序，這(zhe)與智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)有某(mou)些相(xiang)似之(zhi)處。但(dan)它自(zi)成系(xi)統，工(gong)作時(shi)并不(bu)受微(wei)處理(li)器的(de)控制(zhi)，這是(shi)二者(zhe)的主(zhu)要區(qu)别。

1.3智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)
智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器(亦(yi)稱數(shu)字溫(wen)度傳(chuan)感器(qi))是在(zai)20世紀(ji)90年代(dai)中期(qi)問世(shi)的。它(ta)是微(wei)電子(zi)技術(shu)、計算(suan)機技(ji)術和(he)自動(dong)測試(shi)技術(shu)(ATE)的結(jie)晶。目(mu)前，國(guo)際上(shang)已開(kai)發出(chu)多種(zhong)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器系(xi)列産(chan)品。智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)内部(bu)都包(bao)含溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)、A/D轉換(huan)器、信(xin)号處(chu)理器(qi)、存儲(chu)器(或(huo)寄存(cun)器)和(he)接口(kou)電路(lu)。有的(de)産品(pin)還帶(dai)多路(lu)選擇(ze)器、中(zhong)央控(kong)制器(qi)(cpu)、随機(ji)存取(qu)存儲(chu)器(RAM)和(he)隻讀(du)存儲(chu)器(ROM)。智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的特(te)點是(shi)能輸(shu)出溫(wen)度數(shu)據及(ji)相關(guan)的溫(wen)度控(kong)制量(liang)，适配(pei)各種(zhong)微控(kong)制器(qi)(MCU)；并且(qie)它是(shi)在硬(ying)件的(de)基礎(chu)上通(tong)過軟(ruan)件來(lai)實現(xian)測試(shi)功能(neng)的，其(qi)智能(neng)化程(cheng)度也(ye)取決(jue)于軟(ruan)件的(de)開發(fa)水平(ping)。

2智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器發(fa)展的(de)新趨(qu)勢
進(jin)入21世(shi)紀後(hou)，智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器正(zheng)朝着(zhe)高精(jing)度、多(duo)功能(neng)、總線(xian)标準(zhun)化、高(gao)可靠(kao)性及(ji)安全(quan)性、開(kai)發虛(xu)拟傳(chuan)感器(qi)和網(wang)絡傳(chuan)感器(qi)、研制(zhi)單片(pian)測溫(wen)系統(tong)等高(gao)科技(ji)的方(fang)向迅(xun)速發(fa)展。

2.1提(ti)高測(ce)溫精(jing)度和(he)分辨(bian)力
在(zai)20世紀(ji)90年代(dai)中期(qi)早推(tui)出的(de)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器，采(cai)用的(de)是8位(wei)A/D轉換(huan)器，其(qi)測溫(wen)精度(du)較低(di)，分辨(bian)力隻(zhi)能達(da)到1°C。目(mu)前，國(guo)外已(yi)相繼(ji)推出(chu)多種(zhong)高精(jing)度、高(gao)分辨(bian)力的(de)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器，所(suo)用的(de)是9~12位(wei)A/D轉換(huan)器，分(fen)辨力(li)一般(ban)可達(da)0.5~0.0625°C。由美(mei)國DALLAS半(ban)導體(ti)公司(si)新研(yan)制的(de)DS1624型高(gao)分辨(bian)力智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)，能輸(shu)出13位(wei)二進(jin)制數(shu)據，其(qi)分辨(bian)力高(gao)達0.03125°C，測(ce)溫精(jing)度爲(wei)±0.2°C。爲了(le)提高(gao)多通(tong)道智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的轉(zhuan)換速(su)率，也(ye)有的(de)芯片(pian)采用(yong)高速(su)逐次(ci)逼近(jin)式A/D轉(zhuan)換器(qi)。以AD7817型(xing)5通道(dao)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)篇例(li)，它對(dui)本地(di)傳感(gan)器、每(mei)一路(lu)遠程(cheng)傳感(gan)器的(de)轉換(huan)時間(jian)分别(bie)僅爲(wei)27us、9us。

2.2增加(jia)測試(shi)功能(neng)
新型(xing)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器的(de)測試(shi)功能(neng)也在(zai)不斷(duan)增強(qiang)。例如(ru)，DS1629型單(dan)線智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)增加(jia)了實(shi)時日(ri)曆時(shi)鍾（RTC），使(shi)其功(gong)能更(geng)加完(wan)善。DS1624還(hai)增加(jia)了存(cun)儲功(gong)能，利(li)用芯(xin)片内(nei)部256字(zi)節的(de)E2PROM存儲(chu)器，可(ke)存儲(chu)用戶(hu)的短(duan)信息(xi)。另外(wai)，智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器正(zheng)從單(dan)通道(dao)向多(duo)通道(dao)的方(fang)向發(fa)展，這(zhe)就爲(wei)研制(zhi)和開(kai)發多(duo)路溫(wen)度測(ce)控系(xi)統創(chuang)造了(le)良好(hao)條件(jian)。?br>

智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器都(dou)具有(you)多種(zhong)工作(zuo)模式(shi)可供(gong)選擇(ze)，主要(yao)包括(kuo)單次(ci)轉換(huan)模式(shi)、連續(xu)轉換(huan)模式(shi)、待機(ji)模式(shi)，有的(de)還增(zeng)加了(le)低溫(wen)極限(xian)擴展(zhan)模式(shi)，操作(zuo)非常(chang)簡便(bian)。對某(mou)些智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)而言(yan)，主機(ji)(外部(bu)微處(chu)理器(qi)或單(dan)片機(ji))還可(ke)通過(guo)相應(ying)的寄(ji)存器(qi)來設(she)定其(qi)A/D轉換(huan)速率(lü)(典型(xing)産品(pin)爲MAX6654)，分(fen)辨力(li)及大(da)轉換(huan)時間(jian)(典型(xing)産品(pin)爲DS1624)。

能(neng)溫度(du)控制(zhi)器是(shi)在智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的基(ji)礎上(shang)發展(zhan)而成(cheng)的。典(dian)型産(chan)品有(you)DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智能(neng)溫度(du)控制(zhi)器适(shi)配各(ge)種微(wei)控制(zhi)器，構(gou)成智(zhi)能化(hua)溫控(kong)系統(tong)；它們(men)還可(ke)以脫(tuo)離微(wei)控制(zhi)器單(dan)獨工(gong)作，自(zi)行構(gou)成一(yi)個溫(wen)控儀(yi)。

2.3總線(xian)技術(shu)的标(biao)準化(hua)與規(gui)範化(hua)
目前(qian)，智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器的(de)總線(xian)技術(shu)也實(shi)現了(le)标準(zhun)化、規(gui)範化(hua)，所采(cai)用的(de)總線(xian)主要(yao)有單(dan)線(1-Wire)總(zong)線、I2C總(zong)線、SMBus總(zong)線和(he)spI總線(xian)。溫度(du)傳感(gan)器轉(zhuan)從機(ji)可通(tong)過專(zhuan)用總(zong)線接(jie)口與(yu)主機(ji)進行(hang)通信(xin)。

2.4可靠(kao)性及(ji)安全(quan)性設(she)計
傳(chuan)統的(de)A/D轉換(huan)器大(da)多采(cai)用積(ji)分式(shi)或逐(zhu)次比(bi)較式(shi)轉換(huan)技術(shu)，其噪(zao)聲容(rong)限低(di)，抑制(zhi)混疊(die)噪聲(sheng)及量(liang)化噪(zao)聲的(de)能力(li)比較(jiao)差。新(xin)型智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)(例如(ru)TMP11/26、LM74、LM83)普遍(bian)采用(yong)了高(gao)性能(neng)的Σ－Δ式(shi)A／Ｄ轉換(huan)器，它(ta)能以(yi)很高(gao)的采(cai)樣速(su)率和(he)很低(di)的采(cai)樣分(fen)辨力(li)将模(mo)拟信(xin)号轉(zhuan)換成(cheng)數字(zi)信号(hao)，再利(li)用過(guo)采樣(yang)、噪聲(sheng)整形(xing)和數(shu)字濾(lü)波技(ji)術，來(lai)提高(gao)有效(xiao)分辨(bian)力。Σ－Δ式(shi)A／D轉換(huan)器不(bu)僅能(neng)濾除(chu)量化(hua)噪聲(sheng)，而且(qie)對外(wai)圍元(yuan)件的(de)精度(du)要求(qiu)低；由(you)于采(cai)用了(le)數字(zi)反饋(kui)方式(shi)，因此(ci)比較(jiao)器的(de)失調(diao)電壓(ya)及零(ling)點漂(piao)移都(dou)不會(hui)影響(xiang)溫度(du)的轉(zhuan)換精(jing)度。這(zhe)種智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)兼有(you)抑制(zhi)串模(mo)幹擾(rao)能力(li)強、分(fen)辨力(li)高、線(xian)性度(du)好、成(cheng)本低(di)等優(you)點。

爲(wei)了避(bi)免在(zai)溫控(kong)系統(tong)受到(dao)噪聲(sheng)幹擾(rao)時産(chan)生誤(wu)動作(zuo)，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等(deng)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器的(de)内部(bu)，都設(she)置了(le)一個(ge)可編(bian)程的(de)“故障(zhang)排隊(dui)(fAultqueue)”計數(shu)器，專(zhuan)用于(yu)設定(ding)允許(xu)被測(ce)溫度(du)值超(chao)過上(shang)、下限(xian)的次(ci)數。僅(jin)當被(bei)測溫(wen)度連(lian)續超(chao)過上(shang)限或(huo)低于(yu)下限(xian)的次(ci)數達(da)到或(huo)超過(guo)所設(she)定的(de)次數(shu)n(n=1~4)時，才(cai)能觸(chu)發中(zhong)斷端(duan)。若故(gu)障次(ci)數不(bu)滿足(zu)上述(shu)條件(jian)或故(gu)障不(bu)是連(lian)續發(fa)生的(de)，故障(zhang)計數(shu)器就(jiu)複位(wei)而不(bu)會觸(chu)發中(zhong)斷端(duan)。這意(yi)味着(zhe)假定(ding)n=3時，那(na)麽偶(ou)然受(shou)到一(yi)次或(huo)兩次(ci)噪聲(sheng)幹擾(rao)，都不(bu)會影(ying)響溫(wen)控系(xi)統的(de)正常(chang)工作(zuo)。

LM76型智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)增加(jia)了溫(wen)度窗(chuang)口比(bi)較器(qi)，非常(chang)适合(he)設計(ji)一個(ge)符合(he)ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先(xian)進配(pei)置與(yu)電源(yuan)接口(kou)”)規範(fan)的溫(wen)控系(xi)統。這(zhe)種系(xi)統具(ju)有完(wan)善的(de)過熱(re)保護(hu)功能(neng)，可用(yong)來監(jian)控筆(bi)記本(ben)電腦(nao)和服(fu)務器(qi)中CPU及(ji)主電(dian)路的(de)溫度(du)。微處(chu)理器(qi)高可(ke)承受(shou)的工(gong)茁度(du)規定(ding)爲tH，台(tai)式計(ji)算機(ji)一般(ban)爲75°C，高(gao)檔筆(bi)記本(ben)電腦(nao)的專(zhuan)用CPU可(ke)達100°C。一(yi)旦CPU或(huo)主電(dian)路的(de)溫度(du)超出(chu)所設(she)定的(de)上、下(xia)限時(shi)， INT端立(li)即使(shi)主機(ji)産生(sheng)中斷(duan)，再通(tong)過電(dian)源控(kong)制器(qi)發出(chu)信号(hao)，迅速(su)将主(zhu)電源(yuan)關斷(duan)起到(dao)保護(hu)作用(yong)。此外(wai)，當溫(wen)度超(chao)過CPU的(de)極限(xian)溫度(du)時，嚴(yan)重超(chao)溫報(bao)警輸(shu)出端(duan)(T_CRIT_A)也能(neng)直接(jie)關斷(duan)主電(dian)源，并(bing)且該(gai)端還(hai)可通(tong)過獨(du)立的(de)硬件(jian)關斷(duan)電路(lu)來切(qie)斷主(zhu)電源(yuan)，以防(fang)主電(dian)源控(kong)制失(shi)靈。上(shang)述三(san)重安(an)全性(xing)保護(hu)措施(shi)已成(cheng)爲國(guo)際上(shang)設計(ji)溫控(kong)系統(tong)的新(xin)觀念(nian)。

爲防(fang)止因(yin)人體(ti)靜電(dian)放電(dian)(ESD)而損(sun)壞芯(xin)片。一(yi)些智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)還增(zeng)加了(le)ESD保護(hu)電路(lu)，一般(ban)可承(cheng)受1000~4000V的(de)靜電(dian)放電(dian)電壓(ya)。通常(chang)是将(jiang)人體(ti)等效(xiao)于由(you)100PF電容(rong)和1.2K歐(ou)姆電(dian)阻串(chuan)聯而(er)成的(de)電路(lu)模型(xing)，當人(ren)體放(fang)電時(shi)，TCN75型智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的串(chuan)行接(jie)口端(duan)、中斷(duan)／比較(jiao)器信(xin)号輸(shu)出端(duan)和地(di)址輸(shu)入端(duan)均可(ke)承受(shou)1000V的靜(jing)電放(fang)電電(dian)壓。LM83型(xing)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器則(ze)可承(cheng)受4000V的(de)靜電(dian)放電(dian)電壓(ya)。

新開(kai)發的(de)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器(例(li)如MAX6654、LM83)還(hai)增加(jia)了傳(chuan)感器(qi)故障(zhang)檢測(ce)功能(neng)，能自(zi)動檢(jian)測外(wai)部晶(jing)體管(guan)溫度(du)傳感(gan)器(亦(yi)稱遠(yuan)程傳(chuan)感器(qi))的開(kai)路或(huo)短路(lu)故障(zhang)。MAX6654還具(ju)有選(xuan)擇“寄(ji)生阻(zu)抗抵(di)消”(PArAsitic ResistAnce CAncellAtion，英(ying)文縮(suo)寫爲(wei)prc)模式(shi)，能抵(di)消遠(yuan)程傳(chuan)感器(qi)引線(xian)阻抗(kang)所引(yin)起的(de)測溫(wen)誤差(cha)，即使(shi)引線(xian)阻抗(kang)達到(dao)100歐姆(mu)，也不(bu)會影(ying)響測(ce)量精(jing)度。遠(yuan)程傳(chuan)感器(qi)引線(xian)可采(cai)用普(pu)通雙(shuang)絞線(xian)或者(zhe)帶屏(ping)蔽層(ceng)的雙(shuang)絞線(xian)。

2.5虛拟(ni)溫度(du)傳感(gan)器和(he)網絡(luo)溫度(du)傳感(gan)器
(1)虛(xu)拟傳(chuan)感器(qi)
虛拟(ni)傳感(gan)器是(shi)基于(yu)傳感(gan)器硬(ying)件和(he)計算(suan)機平(ping)台、并(bing)通過(guo)軟件(jian)開發(fa)而成(cheng)的。利(li)用軟(ruan)件可(ke)完成(cheng)傳感(gan)器的(de)标定(ding)及校(xiao)準，以(yi)實現(xian)佳性(xing)能指(zhi)标。近(jin)，美國(guo)Ｂ＆Ｋ公司(si)已開(kai)發出(chu)一種(zhong)基于(yu)軟件(jian)設置(zhi)的TEDS型(xing)虛拟(ni)傳感(gan)器，其(qi)主要(yao)特點(dian)是每(mei)隻傳(chuan)感器(qi)都有(you)唯一(yi)的産(chan)品序(xu)列号(hao)并且(qie)附帶(dai)一張(zhang)軟盤(pan)，軟盤(pan)上存(cun)儲着(zhe)對該(gai)傳感(gan)器進(jin)行标(biao)定的(de)有關(guan)數據(ju)。使用(yong)時，傳(chuan)感器(qi)通過(guo)數據(ju)采集(ji)器接(jie)至計(ji)算機(ji)，首先(xian)從計(ji)算機(ji)輸入(ru)該傳(chuan)感器(qi)的産(chan)品序(xu)列号(hao)，再從(cong)軟盤(pan)上讀(du)出有(you)關數(shu)據，然(ran)後自(zi)動完(wan)成對(dui)傳感(gan)器的(de)檢查(cha)、傳感(gan)器參(can)數的(de)讀取(qu)、傳感(gan)器設(she)置和(he)記錄(lu)工作(zuo)。

(2)網絡(luo)溫度(du)傳感(gan)器
網(wang)絡溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)是包(bao)含數(shu)字傳(chuan)感器(qi)、網絡(luo)接口(kou)和處(chu)理單(dan)元的(de)新一(yi)代智(zhi)能傳(chuan)感器(qi)。數字(zi)傳感(gan)器首(shou)先将(jiang)被測(ce)溫度(du)轉換(huan)成數(shu)字量(liang)，再送(song)給微(wei)控制(zhi)器作(zuo)數據(ju)處理(li)。後将(jiang)測量(liang)結果(guo)傳輸(shu)給網(wang)絡，以(yi)便實(shi)現各(ge)傳感(gan)器之(zhi)間、傳(chuan)感器(qi)與執(zhi)行器(qi)之間(jian)、傳感(gan)器與(yu)系統(tong)之間(jian)的數(shu)據交(jiao)換及(ji)資源(yuan)共享(xiang)，在更(geng)換傳(chuan)感器(qi)時無(wu)須進(jin)行标(biao)定和(he)校準(zhun)，可做(zuo)到“即(ji)插即(ji)用(Plug&PlAy)”，這(zhe)樣就(jiu)極大(da)地方(fang)便了(le)用戶(hu)。

2.6單片(pian)測溫(wen)系統(tong)
單片(pian)系統(tong)(System On Chip)是21世(shi)紀一(yi)項高(gao)新科(ke)技産(chan)品。它(ta)是在(zai)芯片(pian)上集(ji)成一(yi)個系(xi)統或(huo)子系(xi)統，其(qi)集成(cheng)度将(jiang)高達(da)108~109元件(jian)/片，這(zhe)将給(gei)IC産業(ye)及IC應(ying)用帶(dai)來劃(hua)時代(dai)的進(jin)步。半(ban)導體(ti)工業(ye)協會(hui)(SIA)對單(dan)片系(xi)統集(ji)成所(suo)作的(de)預測(ce)見表(biao)1。目前(qian)，國際(ji)上一(yi)些著(zhe)名的(de)IC廠家(jia)已開(kai)始研(yan)制單(dan)片測(ce)溫系(xi)統，相(xiang)信在(zai)不久(jiu)的将(jiang)來即(ji)可面(mian)市。

表(biao)1單片(pian)系統(tong)集成(cheng)電路(lu)的發(fa)展預(yu)測
年(nian) 份 2001 2002 2007 2010
小(xiao)線寬(kuan)/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包含(han)晶體(ti)管數(shu)量/片(pian) 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成本(ben)/(晶體(ti)管/毫(hao)美分(fen)) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯片(pian)尺寸(cun)/mm2 750 900 1100 1400
電源(yuan)電壓(ya)/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新片(pian)I/O數 2000 2600 3600 4800