导语：MC74型串行数字温度传感器因其低价、高精度和线性输出而备受青睐。本文将详细介绍该电路的主要工作特性及其设计原理，并提供利用MC74设计无线数字温度传感器的部分程序代码。

概述

将普通传感器与低功耗无线发射和接收装置相结合，形成了无线传感器网络。文章重点介绍了一种基于MC74型集成串行数字温度传感器的无线数字温度传感器系统。MC74由安森美公司生产，是一款8位串行接口集成数字温度传感器，其转换速率为8次采样/秒，静态电流在正常工作条件下为200μA，在待机状态下降至5μA。这使得MC74成为各种热管理系统中体积小巧、成本低廉且操作简单的选择。

MC74特点

图1展示了MC74的两种封装形式：SOT-23型和TO-220型。图2显示了其内部结构，包括固态（PN结）温度传感单元，以及用于转换温度信号并存储于内部寄存器中的数据处理单元。此外，表1列出了各个引脚功能。

MC74工作原理

作为主从式SM总线/I2C端口的一部分，通过该接口可随时读取temperature数据。系统可以同时使用多个这样的设备，即最多可连接8个类似设备。此外，当不再需要获取数据时，可进入低功耗等待模式，以节省能量。

3.1 低功耗等待方式

设置配置寄存器CONFIG中的SHDN位可以使设备进入或退出这个模式。在SHDN=0时为正常工作状态，而在SHDN=1时则是低功耗等待状态。

3.2 SM总线/I2C从地址

通过内部编程，可以设定一个默认地址以及其他7个用户自定义地址，如图3所示，这些地址用于读写操作及数据交互格式说明。

3.3 串行端口操作

通过SCLK和SDA双向通信端口对MC74进行编程与访问。在SM总线通信协议中，每一次访问都以开始（START）条件开始，然后是一个八位长的从机地址字节，以及一个或多个八位长的数据字节，每次访问必须以停止（STOP）条件结束。在每次SCLK高电平期间改变SDA值，但只有在SCLK为高电平且SDA上升沿才会产生有效变化。当有新的temperature值到达时，将自动更新位于内置寄存储单元中的二进制表示形式，该表示形式采用补码表示法，使得00000000b代表0°C，如表2所示。

应用场景

4.1 无线数字温度传感器设计

如图4所示，由PIC16F877微控制单片机驱动的一个433MHzASK调制模块组成了发送端，无需任何额外硬件支持即可实现无缝连接。此模块包含一个晶体振荡子、锁相环、模式控制逻辑以及放大增益控制，使得它既适合于PCB上的空间限制，也能够提供足够强大的信号来覆盖广泛区域，同时保持极佳能源效率。

当SWl被按下后，不仅可以手动改变发射者的ID，还可以自动根据当前板载所有12C兼容设备序号生成唯一I2C地址，从而实现智能化管理。

此外，我们还提供了一段程序代码来演示如何在这种嵌入式环境中发送包含temperature信息包的心跳事件：

void send_temperature_data(void)

{

unsigned int temperature = read_temperature();

unsigned char data[6];

// 数据域构建: 状态ID(8) + 温度(8) + 类型(4) + 类别(2) + 按钮状态(2)

data[0] = (status_id << 5 | type << 3 | category);

data[1] = button_state;

// 将Temperature转换为补码二进制并复制到data数组中，以确保正确地反映实际值。

uint16_t temp_word = temperature;

// 假设temp_word已经被转换成补码二进制

for (int i = 0; i < sizeof(data); ++i)

{

if ((temp_word & (0x8000 >> i)) != 0 || i == sizeof(data)-1)

{

data[i+sizeof(data)] ^= -((~data[i]) & (~((~temp_word >> i)&mask)));

}

}

IFTTT_send_packet(ID, PacketType::TEMPERATURE, ID, status_id, type,

category, button_state);

}

5 结束语

由于其优势如成本效益、精度水平及易于整合性，使得基于MC74系列产品开发出的解决方案非常适合于那些对价格敏锐但仍要求较好性能的小尺寸应用领域，比如个人电脑硬盘驱动或家庭电子产品热保护系统。而若能够将这些温控技术融入互联网时代，无论是在家居自动化还是工业监测领域，都有巨大的潜力展现出来。