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)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)、生活(huo)等領(ling)域，數(shu)量各(ge)種傳(chuan)感器(qi)。近百(bai)🌈年來(lai)，溫度(du)✌️傳感(gan)器的(de)發展(zhan)大緻(zhi)經曆(li)了以(yi)下三(san)個階(jie)段；(1)傳(chuan)統的(de)分立(li)式溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)(含敏(min)感元(yuan)🥵件)；(2)模(mo)拟集(ji)成溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)／控制(zhi)器；(3)智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)。目前(qian)，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)及拟(ni)信号(hao)輸出(chu)功能(neng)的專(zhuan)用IC。模(mo)拟集(ji)成溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的主(zhu)要特(te)點是(shi)功能(neng)單一(yi)(僅測(ce)量溫(wen)度)、測(ce)⛹🏻‍♀️溫誤(wu)差小(xiao)、價☂️格(ge)低、響(xiang)應速(su)度快(kuai)、傳輸(shu)距離(li)遠、體(ti)積小(xiao)、微功(gong)耗🙇🏻等(deng)，适💃🏻合(he)遠距(ju)離測(ce)溫、控(kong)溫，不(bu)需要(yao)進行(hang)非🍉線(xian)性校(xiao)準，外(wai)圍電(dian)路簡(jian)單。

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，已(yi)開發(fa)出多(duo)種智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)系列(lie)産品(pin)。智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器内(nei)部都(dou)包含(han)溫度(du)傳感(gan)🏃🏻‍♂️器、A/D轉(zhuan)換器(qi)、信号(hao)處理(li)器、存(cun)儲器(qi)(或寄(ji)存器(qi)🎯)和接(jie)口電(dian)路。有(you)的産(chan)品還(hai)🚶‍♀️帶多(duo)路選(xuan)擇器(qi)、控制(zhi)器(cpu)、随(sui)機存(cun)取存(cun)儲器(qi)(RAM)和隻(zhi)讀存(cun)儲器(qi)(ROM)。智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器的(de)特點(dian)是能(neng)輸出(chu)溫度(du)數據(ju)及相(xiang)關的(de)溫度(du)控制(zhi)量，适(shi)配各(ge)種微(wei)控制(zhi)器(MCU)；并(bing)且它(ta)是在(zai)硬件(jian)的基(ji)礎上(shang)通過(guo)軟件(jian)來實(shi)🔞現測(ce)試功(gong)能❌的(de)。

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)精度(du)佳、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)最早(zao)推出(chu)的智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)，采用(yong)的是(shi)8位A/D轉(zhuan)換器(qi)，其測(ce)溫精(jing)度較(jiao)低，分(fen)辨力(li)隻能(neng)達💔到(dao)1°C。目前(qian)，已📧相(xiang)繼推(tui)出多(duo)種精(jing)度佳(jia)、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)器爲(wei)例，它(ta)對本(ben)🐉地傳(chuan)感器(qi)、每一(yi)路遠(yuan)程傳(chuan)感器(qi)的轉(zhuan)換時(shi)間分(fen)别僅(jin)爲27us、9us。

2.2增(zeng)加測(ce)試功(gong)能
新(xin)型智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的測(ce)試功(gong)能也(ye)在不(bu)斷增(zeng)強。例(li)📧如，DS1629型(xing)單線(xian)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器增(zeng)加了(le)實時(shi)日曆(li)時鍾(zhong)（RTC），使其(qi)功㊙️能(neng)更加(jia)完善(shan)。DS1624還增(zeng)加了(le)存儲(chu)功能(neng)，利用(yong)芯片(pian)内部(bu)💋256字節(jie)的🐅E2PROM存(cun)儲器(qi)，可存(cun)儲用(yong)戶的(de)短信(xin)息。另(ling)外，智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)正從(cong)單通(tong)道♈向(xiang)多通(tong)道的(de)方向(xiang)發💯展(zhan)。

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)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)及轉(zhuan)🤟換時(shi)間(典(dian)型産(chan)品爲(wei)DS1624)。

能溫(wen)度控(kong)制器(qi)是在(zai)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器的(de)基礎(chu)上發(fa)展而(er)成的(de)。典型(xing)産品(pin)有DS1620、DS1623、TCN75、LM76、MAX6625。智(zhi)能溫(wen)度控(kong)制器(qi)适配(pei)各種(zhong)微控(kong)制器(qi)，構成(cheng)智能(neng)化溫(wen)控系(xi)統；它(ta)們還(hai)可以(yi)脫離(li)🔆微控(kong)制💋器(qi)單獨(du)工作(zuo)，自行(hang)構成(cheng)一個(ge)溫❓控(kong)儀。

2.3總(zong)線技(ji)術的(de)标準(zhun)化與(yu)規範(fan)化
目(mu)前，智(zhi)能溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的總(zong)線技(ji)術也(ye)實現(xian)了标(biao)準化(hua)、規範(fan)化，所(suo)采用(yong)的總(zong)線主(zhu)要有(you)單線(xian)(1-Wire)總線(xian)、I2C總線(xian)、SMBus總線(xian)和spI總(zong)線💋。溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)作爲(wei)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)，來提(ti)高有(you)效分(fen)辨力(li)。Σ－Δ式A／D轉(zhuan)換器(qi)不僅(jin)能濾(lü)除量(liang)化噪(zao)聲❗，而(er)且對(dui)外圍(wei)元件(jian)的🏃‍♀️精(jing)度要(yao)求低(di)；由于(yu)采用(yong)了數(shu)字反(fan)饋方(fang)式，因(yin)此比(bi)較🏒器(qi)的失(shi)調電(dian)壓及(ji)零點(dian)漂移(yi)都不(bu)會影(ying)響🤟溫(wen)度的(de)轉換(huan)精度(du)。這種(zhong)智能(neng)溫度(du)🧡傳感(gan)器❄️兼(jian)有抑(yi)制串(chuan)模幹(gan)擾👈能(neng)力強(qiang)、分辨(bian)力高(gao)、線性(xing)度好(hao)、成本(ben)低等(deng)優點(dian)。

爲了(le)避免(mian)在溫(wen)控系(xi)統受(shou)到噪(zao)聲幹(gan)擾時(shi)産生(sheng)誤動(dong)作，在(zai)AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智(zhi)能✏️溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)的内(nei)部，都(dou)設置(zhi)了一(yi)個可(ke)編程(cheng)的“故(gu)障排(pai)隊(fAultqueue)”計(ji)數器(qi)，專用(yong)于設(she)定允(yun)許被(bei)測溫(wen)度值(zhi)超過(guo)上、下(xia)限的(de)次數(shu)。僅當(dang)被測(ce)溫度(du)連續(xu)超過(guo)🔴上限(xian)或低(di)于下(xia)限的(de)次數(shu)達到(dao)♋或超(chao)過所(suo)設定(ding)的次(ci)✊數n(n=1~4)時(shi)，才能(neng)觸🌏發(fa)中斷(duan)端。若(ruo)故障(zhang)次數(shu)不滿(man)足上(shang)述條(tiao)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼件或(huo)故障(zhang)不是(shi)連續(xu)發生(sheng)的，故(gu)障計(ji)數器(qi)就複(fu)位而(er)不會(hui)觸發(fa)中斷(duan)端。這(zhe)意味(wei)着假(jia)定n=3時(shi)，那麽(me)偶然(ran)受到(dao)一次(ci)或兩(liang)次噪(zao)聲幹(gan)⛱️擾，都(dou)不會(hui)影響(xiang)溫控(kong)系統(tong)的正(zheng)常工(gong)作。

LM76型(xing)智能(neng)溫度(du)傳感(gan)器增(zeng)加了(le)溫度(du)窗口(kou)比較(jiao)器，非(fei)常适(shi)合設(she)計一(yi)個符(fu)合ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即(ji)“先進(jin)配置(zhi)與電(dian)源接(jie)口”)規(gui)範的(de)溫控(kong)系統(tong)。這種(zhong)系統(tong)具有(you)完善(shan)的過(guo)熱保(bao)護功(gong)能，可(ke)用來(lai)監控(kong)筆記(ji)本電(dian)腦和(he)服務(wu)器中(zhong)CPU及主(zhu)電路(lu)的溫(wen)度。微(wei)處理(li)器可(ke)承受(shou)的工(gong)作溫(wen)度規(gui)定爲(wei)tH，台式(shi)計算(suan)機一(yi)般爲(wei)75°C，高檔(dang)筆記(ji)本電(dian)腦的(de)專用(yong)CPU可達(da)100°C。一旦(dan)CPU或主(zhu)電路(lu)的溫(wen)度超(chao)出所(suo)設定(ding)的上(shang)、下限(xian)時， INT端(duan)立即(ji)使主(zhu)機産(chan)生中(zhong)斷，再(zai)通過(guo)電源(yuan)控制(zhi)器發(fa)出信(xin)号，迅(xun)速将(jiang)主電(dian)源關(guan)斷起(qi)到保(bao)護作(zuo)用。此(ci)外，當(dang)溫度(du)超過(guo)CPU的極(ji)限溫(wen)度時(shi)，嚴重(zhong)超溫(wen)報警(jing)輸出(chu)端(T_CRIT_A)也(ye)能直(zhi)接關(guan)斷主(zhu)電源(yuan)，并且(qie)該端(duan)還可(ke)通過(guo)獨立(li)的硬(ying)件關(guan)斷電(dian)路來(lai)切斷(duan)主電(dian)源，以(yi)防主(zhu)電源(yuan)控制(zhi)失靈(ling)。

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) 利用(yong)軟件(jian)可完(wan)成傳(chuan)感器(qi)的标(biao)定及(ji)校準(zhun)，以實(shi)現性(xing)能指(zhi)标。最(zui)近，美(mei)國Ｂ＆Ｋ公(gong)司已(yi)開發(fa)出一(yi)種基(ji)于🔆軟(ruan)件設(she)置的(de)TEDS型虛(xu)拟傳(chuan)感器(qi)，其主(zhu)要特(te)點是(shi)每💯隻(zhi)傳感(gan)🚶‍♀️器都(dou)有産(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)。最後(hou)将測(ce)量結(jie)果傳(chuan)輸🔞給(gei)網絡(luo)，以便(bian)實現(xian)各傳(chuan)感器(qi)之間(jian)、傳感(gan)器👅與(yu)執行(hang)器💘之(zhi)間、傳(chuan)感器(qi)與系(xi)統之(zhi)間的(de)數據(ju)交換(huan)及資(zi)源共(gong)享，在(zai)更換(huan)🌍傳感(gan)器時(shi)無🛀🏻須(xu)進行(hang)标定(ding)🐅和校(xiao)準，可(ke)做到(dao)“即插(cha)即用(yong)(Plug&PlAy)”，這樣(yang)就極(ji)大地(di)方便(bian)了用(yong)戶。

2.6單(dan)片測(ce)溫系(xi)統
單(dan)片系(xi)統(System On Chip)是(shi)21世紀(ji)一項(xiang)高新(xin)科技(ji)産品(pin)。它是(shi)在芯(xin)片上(shang)集成(cheng)🌈一個(ge)系統(tong)或子(zi)系統(tong)，其集(ji)成度(du)将高(gao)達108~109元(yuan)件👨‍❤️‍👨/片(pian)，這将(jiang)給IC産(chan)業及(ji)IC應用(yong)帶來(lai)劃時(shi)代的(de)進步(bu)。半導(dao)體工(gong)業協(xie)會(SIA)對(dui)單片(pian)系統(tong)集成(cheng)所作(zuo)的預(yu)測見(jian)表1。

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
最(zui)小線(xian)寬/um 0.18 0.13 0.1 0.07
包(bao)含晶(jing)體管(guan)數量(liang)/片 1.3X108 2.5X108 5X108 9X108
成(cheng)本/(晶(jing)體管(guan)/毫美(mei)分) 0.2 0.1 0.05 0.02
芯(xin)片尺(chi)寸/mm2 750 900 1100 1400
電(dian)源電(dian)壓/V 1.8 1.5 1.2 0.9
新(xin)片I/O數(shu) 2000 2600 3600 4800