数字传感器MPXY8020A与MSP430的接口设计

　　1 概述

　　MPXY8020A是摩托罗拉公司于2003年推出的汽车轮胎气压监测传感器。其内部集成了气压传感器、温度传感器和数字接口电路，8引脚SSOP封装;能承受的最大气压为1400MPa。MPXY8020A的功耗比较低，特别适用于轮胎气压和温度监测系统，能和摩托罗拉的无线遥控开锁系统集成在一起，组成低成本、高集成度的系统。此外，MPXY8020A还可应用于其他气压和温度监测系统中。

　　2 片内结构

　　MPXY8020A的功能结构如图1所示。气压信号的采样由电容式传感器完成，温度信号的采样由薄膜电阻完成，此外，片内集成了数字接口电路。整个传感器采用硅CMOS工艺加工而成[1]。

　　气压信号的采样分两步完成：首先是把采样电容上的信号转换为电压信号，然后用开关式电容放大器对信号进行放大，以提高采样的准确度。电容放大器带有温度补偿电路，采样偏移量可调，并且可以通过在EEPROM寄存器中写入校正值进行采样信号的校正。气压信号值的大小通过电压比较器确定。在气压转换前，外部微控制器通过MPXY8020A的数字接口输入8位极限值。片内8位DAC(数模转换器)把该值转换成相应的模拟电压，电压比较器把采样的电压值与该值进行比较，在OUT引脚输出比较后的结果。当采样值高于输入值时，OUT引脚为高电平;反之，为低电平。温度信号的采样由带有正温度系数的薄膜电阻完成。由图1可见，通过2路开关，可选择传感器工作于气压采样状态或温度采样状态。温度信号的采样过程与气压信号的采样过程相似。

　　在MPXY8020A片内，集成了1个低频率、低功率的5.4 kHz晶体振荡器，1个14级的分频器。通过14级分频，可在OUT引脚得到周期性(一般3 s)的输出信号。该信号还可以用作微控制器的中断源。此外，MPXY8020A片内还集成了1个10级的分频器，通过该分频器，传感器可每隔52 min使外部微控制器复位1次，以防程序长时间跑飞。为了节能，可通过MPXY8020A的引脚，控制其工作于不同的工作状态。

　　3 引脚功能及工作方式

　　3.1 引脚功能

　　MPXY8020A的各个引脚如表1所列。MPXY8020A的片内电路通过引脚VDD(正电平)和引脚VSS(地)供电。在VDD与VSS之间，通常接1个0.1 ?F的电容进行电源滤波。OUT引脚在采样值高于电压比较器的极限值时，输出1;反之输出0。电压比较器的极限值由外部微控制器通过数字接口输入到MPXY8020A片内的8位DAC寄存器。当MPXYS020A工作于空闲状态时，OUT引脚被置高，直到14级分频器发生溢出时，该引脚输出一个负脉冲。RST引脚通常被置为高电平;当1O级分频器发生溢出时，被置为低电平。这个引脚通常用于使外部微控制器复位。10级分频器的溢出周期为52 min，这跟MPXY8020A的工作状态无关。S0和S1引脚一起，用于工作方式选择。在设置电压比较器的极限值时，DATA引脚为串行数据输入引脚。CLK引脚用于提供串行读写数据的时钟。向MPXY8020A写数据时，在CLK引脚信号的上升沿，串行数据从DATA引脚按时序送到片内移位寄存器，在CLK引脚信号的第8个下降沿，数据被送到片内D/A寄存器。S0、S1、DATA和CLK四个引脚都内置了施密特触发器，以提高芯片的抗干扰性，并且这四个引脚都内置了下拉电阻，所以当它们被悬空时，都为低电平。