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通信系统相结合，便可构建无线传感网络。通过接入互联网，甚至可以实现远程监控和控制。在本文中，我们将重点讨论基于MC74型集成数字温度传感器的无线数字温度传感器设计。

MC74特点

图1展示了MC74的两种封装形式，包括SOT-23和TO-220。它具备以下特点：

数字温度测量功能

两种封装选择

输出为8位数值表示

兼容SM总线和I2C串行接口

固态（PN结）式温度传感器

高精度，在+25°C至+85°C范围内，误差不超过±2°C；在0°C至+125°C范围内，误差不超过±3°C。

电源电压范围为2.7V至5.5V

低功耗工作状态下典型电流仅200μA，可在待机状态下降至5μA

表1列出了MC74引脚功能说明。

MC74工作原理解析

图2显示了MC74内部结构，它通过固态（PN结）类型的温敏元件来采集环境中的热量信息，并转换成对应的二进制数据。其分辨率达到±1℃。该数据存储于内部寄存器，然后通过串行端口进行读取操作。此外，该设备支持主从模式下的SM总线/I2C通信协议，可以同时连接多个类似设备，而不会影响性能。

3.1 低功耗等待模式介绍及配置寄存器设置方法

在获得主机允许后，可以将MC74置于低功耗等待状态，这样即使没有进行任何操作，其静态电流也能维持在非常小的水平，即5μA。这一特性对于节省能源并延长设备寿命尤为重要。用户可以通过设置配置寄存器CONFIG中的SHDN位来激活或关闭此功能。当SHDN=0时，处于正常运行状态；当SHDN=1时，则进入低功耗等待模式。

3.2 SM总线/I2C从地址设置与自定义能力

除了默认地址1001101之外，还有另外七个地址可供用户自定义使用。这意味着同一个系统中可以部署多个独立但互联合作的小型温湿度监测节点，每个节点都能以不同的地址被识别并访问其数据。

3.3 串行端口操作规则及格式说明

为了保证通信效率和准确性，所有数据交换遵循严格的一致格式，如图三所示，其中包括开始条件、读写选择、起始字节以及多个数据字节，最终以停止条件结束。此外，每次发送前需确认每个字节是否正确接受，以确保信息完整性。

MC74应用场景分析

4.1 无线数字温度传感器设计案例分析

如图四所示，由PIC系列单片机（PIC12F509AG）驱动的一个环形天线组成了发射端。而由标准PIC12F509AG加上一个433MHzASK调制模块组合而成。这个环形天線蚀刻於發射機板上，是一個標準的單片機組合系統，其中RF部分與微處理部分物理上分開，但逻辑上是連通的一體化設計。在Manchester编码方式下，每位时间段均包含一个逻辑“0”或“1”的信号变化，从而产生同步位流，无需额外同步信号即可正确接收信息。此装置大部分时间处于休眠状态，以减少能耗，当检测到环境变暖时，将会自动唤醒并发送最新得知的大气温度以及自身开关状态给接受者。当按下SWl按钮时，将改变发射机板上的ID标志，同时根据当前板载设备序号自动确定I2C地址用于通信。

4．２ 发送端程序代码示例：

// 数据包结构：32-bit Header, 4-bit Sync Format, and a 32-bit Data field.

// Data field includes: State ID (8 bits), Temperature (8 bits), Sensor Type (4 bits),

// Information Type (2 bits), Button Status (2 bits) and Checksum(8 bits)

void send_packet() {

// Header & Sync format generation...

uint16_t header = generate_header();

uint16_t sync_format = generate_sync_format();

// Generate data packet fields...

uint16_t state_id = get_state_id();

uint16_t temperature = get_temperature_value(); // convert to binary value from sensor reading

uint16_t sensor_type = get_sensor_type();

uint16_t info_type = get_info_type();

uint16_t button_status = get_button_status();

}

结尾：

由于其成本效益高、体积小巧且易于操作，使得MC074成为各种热管理需求较弱但需要实时监测环境变化的情况下的首选选择。如果进一步整合Internet无线网络技术，这些便携式温湿度探头能够构建出智能家居系统，或是工业级别远程监控网络，为现代生活带来了极大的便利和安全保障。