怎样以HY16F188为核心设计一个触控温度计？

1. 内容简介

温度的量测应用非常的广泛，从农业上的气温观测，及日常防疫的体温量测至工业上的半导体制程，温度都是相当重要的一个指标及依据。本文主要是介绍HYCON HY16F188 Series芯片在温度量测上的应用，并透过Touch Key的界面进行操作。由于HY16F188芯片内部集成高精度∑△ADC，且ADC输出频率最快可以到达10KHZ，藉由外部LCD驱动IC HY2613B完成显示。HY16F188用于温度上的量测，不需外接的感测组件即完成，达到周边电路简单且省电的应用。

2.原理说明

2.1量测原理

本应用的温度量测组件是采用，IC内部的绝对温度传感器TPS，绝对温度传感器由二极管（BJT）组成，其电压信号对温度的变化为一通过0°K曲线，其具以下特色温度传感器在环境温度为0°K时期输出的电压值VTPS@0°K =0V透过测量方式可使得模拟数字转换器ADC的偏移电压（VADC-OFFSET）与BJT之不对称性（IS1≠IS2）自动抵销。校正温度仅需单点校正。

怎样以HY16F188为核心设计一个触控温度计？

HY16F启用时，TPS的功能随即被自动启用。在同一温度TA（℃）下，量测到VTPS0与VTPS1的数值后，将两数相加并取平均值即可求得在温度TA下测得TPS相对应的电压值VTPS@TA。TPS的输出电压VTPS对温度变化为一线性曲线，故可推倒得出其增益值GTPS（或称斜率）

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TPS增益公式

2.2控制芯片

单片机简介：HY16F系列32位高性能Flash单片机（HY16F188）

怎样以HY16F188为核心设计一个触控温度计？

纮康HY16F系列32位高性能Flash单片机（HY16F188）

（1）采用最新Andes 32位CPU核心N801处理器。

（2）电压操作范围2.4~3.6V，以及-40℃~85℃工作温度范围。

（3）支持外部20MHz石英震荡器或内部20MHz高精度RC震荡器，拥有多种CPU工作频率切换选择，可让使用者达到最佳省电规划。

（3.1）运行模式 350uA＠2MHz/2（3.2）待机模式 10uA@32KHz/2（3.3）休眠模式 2.5uA

（4）程序内存64KBytes Flash ROM

（5）数据存储器08KBytes SRAM。

（6）拥有BOR and WDT功能，可防止CPU死机。

（7）24-bit高精准度ΣΔADC模拟数字转换器

（7.1）内置PGA （Programmable Gain Amplifier）最高可达128倍放大。

（7.2）内置温度传感器TPS。

（8）超低输入噪声运算放大器OPAMP。

（9）16-bit Timer A

（10）16-bit Timer B模块具PWM波形产生功能

（11）16-bit Timer C 模块具数字Capture/Compare 功能

（12）硬件串行通讯SPI模块

（13）硬件串行通讯I2C模块

（14）硬件串行通讯UART模块

（15）硬件RTC时钟功能模块

（16）硬件Touch KEY功能模块

3.系统设计

3.1硬件说明

HY16F188对于触控温度计的应用，整体电路就只需HY16F开发板上之Touch Key及LCD显示芯片及LCD。

怎样以HY16F188为核心设计一个触控温度计？

触控温度量测应用內部电路图

3.2温度设定

TPS量测图：ADC内部的PGA放大1倍，ADGN放大1倍，参考电压由VDDA -VSS供给，则ΔVR_I=1.2V

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3.3触控设定

怎样以HY16F188为核心设计一个触控温度计？

内建硬件触控模块（使用模拟比较器方块）

如上图所示，TOUCH KEY 外围电路连接简单，只需再CMP的正输入端CH1端接入一个参考电容Cref=10nf；CMP的正输入端配置为CH1，与touch key pad的CH1端连接；负输入端配置为RLC，与NON-OVERLAP 的输出端RLO连接；NON-OVERLAP的电压源选择VDD18=1.8v，且CPRLS=1短路22.5R与20R电阻，设置NON-OVERLAP分压输出为1/16R；启动TMB且计数源为CMPO。透过设置CPIS=1，令CMP的输入端短路，将CH1上的Cref电容上的电量通过RLO接到VSS，进行完全放电；启动比较器及TMB开始计数，启动NON-OVERLAP，让VDD对touch pad 充电，由于NON-OVERLAP的开关功能，touch PAD对CH1 Cref充电，使得CH1端电压慢慢上升，当CH1端电压上升到RLO电位时，比较器输出转态CMPO=0，产生CMP中断标志位，停止TMB计数并记录TMBR计数值，与设定的TOUCH KEY计数临界值比较，若小于临界值，表示有触摸Touch Pad，反则，没有触摸Touch Pad。分别对不同的touch pad扫描。