MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板使用指南

一、前言

在电子设计领域，温度传感器的应用十分广泛。Microchip 公司的 MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板为工程师们提供了一个便捷的平台，用于测试和开发基于 MCP9800 温度传感器的应用。本文将详细介绍该演示板的相关信息，包括产品概述、安装操作、原理图与布局以及物料清单等内容。

文件下载：MCP9800DM-PCTL.pdf

二、产品概述

2.1 演示板简介

MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板以 PICkit™ 1 Flash 入门套件为平台，展示了如何将 MCP9800 与 PICmicro® 微控制器进行接口。演示板附带了一个 PIC16F684 14 引脚、基于闪存的 8 位 CMOS 微控制器，以及提供 (I^{2} C^{TM}) 接口和温度转换例程的固件，用于与 MCP9800 通信并将串行数据转换为温度。此外，该演示板还可作为“独立”模块，快速为现有应用添加热传感功能。

2.2 套件内容

MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板套件包含以下物品：

• MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板
• MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板用户指南（DS51528）
• MCP9800 数据手册，“2 线高精度温度传感器”（DS21909）
• PIC16F684 14 引脚、基于闪存的 8 位 CMOS 微控制器
• PIC16F684 固件

三、安装与操作

3.1 特点

• 小 PCB 布局：便于集成到各种应用中。
• 标准 100 密耳 14 引脚接头（J2）：可轻松连接到 PICkit 1 Flash 入门套件或自定义应用。
• 7 段 LED 显示屏：可显示摄氏或华氏温度。
• 温度警报指示 LED：当温度超出设定范围时发出警报。

3.2 快速上手

3.2.1 硬件设置

1. 将 MCP9800 热传感器 PICtail 演示板的 J2 接头连接到 PICkit 1 Flash 入门套件的 J3 连接器，注意正确的方向。
2. 将 PIC16F684 插入 PICkit 1 Flash 入门套件的评估插座。
3. 使用 USB 电缆将 PICkit 1 Flash 入门套件连接到 PC 的 USB 端口，此时绿色电源 LED 和红色忙碌 LED 将亮起，表示电源已供应。

3.2.2 编程 PIC16F684

1. 在 PC 上下载并安装 PICkit 1 Flash 入门套件软件。
2. 将随套件提供的 CD 中的 00031R1 - 1.HEX 文件复制到 PC 上。
3. 启动 PICkit 1 Flash 入门套件，主窗口将显示在 PC 上。
4. 在 PICkit 1 Flash 入门套件窗口的“Board Controls”下取消勾选“Device Power”，关闭设备电源。
5. 点击窗口中的“Erase”按钮，确保 PIC16F684 设备已被擦除。
6. 从“File”下拉菜单中选择“Import HEX”，选择并打开 00031R1 - 1.HEX 文件。
7. 点击 PICkit 1 Flash 入门套件窗口中的“Write Device”按钮，将 00031R1 - 1.HEX 固件写入 PIC16F684 设备。完成后，窗口底部的状态栏将显示“Write Successful”。
8. 在 PICkit 1 Flash 入门套件窗口的“Board Controls”下勾选“Device Power”，打开设备电源。
9. MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板上的 7 段显示屏将显示环境温度（°C）。

3.3 功能描述

3.3.1 演示板功能

演示板包含 MCP9800 温度传感器设备和 7 段 LED 显示电路。用户可以使用 PICkit 1 Flash 入门套件读取 MCP9800 的环境温度数据，并通过 7 段显示屏显示数据，也可以使用 PICkit 1 Flash 入门套件软件的条形图显示工具将数据传输到 PC 进行显示。

3.3.2 MCP9800 特性

MCP9800 具有用户可编程寄存器，可灵活应用于温度传感。寄存器设置允许用户选择 9 位至 12 位的温度测量分辨率，配置节能关机和单次转换（关机时按需进行单次转换）模式，并指定温度警报输出和滞后限制。当温度超出指定限制时，MCP9800 输出警报信号，用户可以选择将警报输出信号极性设置为低电平或高电平有效比较器输出，用于恒温器操作，或作为基于微处理器系统的温度事件中断输出。

3.3.3 用户可选功能

演示固件根据 PICkit 1 Flash 入门套件上的 RP1 电位器的位置对温度限制和滞后限制寄存器（(T{SET }) 和 (THYST) ）进行编程。电位器连接到 PIC16F684 模拟输入引脚，电位器抽头端子上的电压决定 (T{SET }) 。抽头位置提供 15 种可能的 (T{SET }) 限制，从 10°C 到 55°C，以 3°C 为增量。(THYST) 编程为比 (T{SET }) 低 5°C（5°C 滞后）。

当环境温度超过编程的 (T{SET }) 限制时，MCP9800 使用 ALERT 输出引脚输出警报信号。该引脚为开漏输出，配置为高电平有效输出。当该引脚为高电平时，(D{1}) 二极管亮起，直到温度漂移超出滞后限制（(THYST) ）才熄灭。

此外，用户可以使用 PICkit 1 Flash 入门套件上的 SW1 开关将摄氏度转换为华氏度。按下瞬时按钮开关时，7 段显示屏将显示华氏温度。用户还可以更改 MCP9800 的温度测量分辨率（默认分辨率为 10 位），但这需要修改固件变量并重新编译固件。

3.3.4 温度数据显示

• 7 段 LED 显示屏：PIC16F684 微控制器固件从 MCP9800 温度传感器读取环境温度，并将数据发送到 7 段 LED 显示屏。7 段 LED 显示屏由位于 MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板上的另一个 PICmicro 微控制器控制，该微控制器控制 LED 段和显示频率。温度数据在传输前需要格式化为二进制编码十进制（BCD），每个 7 段显示屏的四位需要传输一个 4 位指令和一个 4 位 BCD。
• PC 上的条形图显示：硬件连接到 PICkit 1 Flash 入门套件并对 PIC16F684 MCU 进行编程后，用户可以使用 PICkit 1 Flash 入门套件软件上的条形图工具。选择软件上的条形图工具并点击“GO”，条形图显示将显示 MCP9800 的环境温度数据。该显示不支持负数，因此数据偏移 1024，且该工具不支持 11 位和 12 位数据。

四、原理图与布局

附录 A 包含了 MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板的原理图和布局图，包括电路板原理图、顶层、丝印层和底层。这些图纸为工程师提供了详细的电路结构和布局信息，有助于进行进一步的设计和开发。

五、物料清单

附录 B 列出了构建 MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板所需的物料清单，包括电容、LED、连接器、电阻、温度传感器、微控制器和逻辑输入 CMOS 四驱动器等。详细的物料清单为工程师在采购和组装过程中提供了准确的参考。

六、总结

MCP9800 热传感器 PICtail™ 演示板为工程师提供了一个方便的平台，用于测试和开发基于 MCP9800 温度传感器的应用。通过本文的介绍，工程师们可以了解该演示板的产品特点、安装操作方法、功能实现以及相关的原理图和物料清单等信息。在实际应用中，工程师可以根据具体需求对演示板进行定制和扩展，以满足不同的温度传感应用场景。你在使用这个演示板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。