11.4.1 TC72温度计设计
1.任务要求
利用STM32F1的SPI和数字温度传感器TC72设计一个温度计，要求精度为0.5℃，能将温度值通过串口上传到计算机串口调试助手。设计电路、设计软件，并通过Proteus完成仿真和调试。
2.硬件设计
（1）TC72简介。
TC72是美国MicroChip公司出品的串行温度传感芯片，兼容SPI，温度测量范围为-55～+125℃，分辨率为10位（0.25℃/bit）。TC72的工作电压为2.65～5.5 V，能适应目前市面上主流的3.3 V和5.0 V工作电压的MCU。TC72芯片引脚排列及实物如图11.4所示。
图11.4 TC72芯片引脚排列及实物
TC72芯片8个引脚的功能如表11.8所示。
表11.8 TC72芯片8个引脚的功能
TC72芯片寄存器格式如表11.9所示。
表11.9 TC72芯片寄存器格式
TC72有以下两种工作模式。
（1）连续转换模式：每隔约150 ms进行一次温度转换，向控制寄存器的第4位写0可以启动连续转换模式（即0x05）。
（2）单次转换模式：转换一次后就进入省电模式，向控制寄存器的第4位写1可以启动单次转换模式（即0x15）。
温度数据格式采用10位二进制补码数字，分辨率为0.25℃/bit。温度数据以二进制补码的格式存储在温度寄存器中。
例如，温度为41.5℃，则温度寄存器高8位MSB和低2位LSB的值如下。
•MSB寄存器=00101001b=25+23+20=32+8+1=41。(https://www.daowen.com)
•LSB寄存器=10000000b=2-1=0.5。
TC72的寄存器读操作如下：芯片使能CE引脚变为高电平启动通信，SDO引脚保持为输出LSB位状态，当CE引脚变为逻辑低电平时，该引脚变为三态，如图11.5（a）所示，图中CP为SPI的时钟极性。
TC72的寄存器写操作如下：芯片使能CE引脚变为高电平启动通信，数据通过SDI引脚移入控制寄存器，如图11.5（b）所示。注意，TC72的片选信号为高电平期间才能对其寄存器进行读写操作。
图11.5 TC72读写时序
根据TC72的引脚和STM32F1系列MCU的SPI接口引脚分布，SPI1的时钟引脚PA5（SCK）与TC72的SCK引脚相连，PA6（MISO）与TC72的SDO引脚相连，PA7（MOSI）与TC72的SDI引脚相连，PA15与TC72的片选CE引脚相连，硬件电路图如图11.6所示。
图11.6 硬件电路图
3.软件设计
软件设计主要是对SPI1模块进行配置，本项目中系统时钟采用内部8 MHz。设置SPI1为主模式，双向全双工通信，数据帧为8位，CPOL为高电平，CPHA为数据采样从第二个时钟边沿开始，NSS配置为软件模式，波特率为64分频，数据发送为高位先发。在STM32CubeMX中进行配置，SPI配置如图11.7所示，串口配置参见8.4节。
图11.7 SPI配置
通过STM32CubeMX生成MDK工程文件，编写SPI1的应用程序，“main.c”文件中的程序如下。
4.仿真与调试
在Proteus中绘制仿真电路图，选择TC72芯片与STM32F1系列MCU的SPI1引脚相连，绘制虚拟串口，并加载.hex文件，在串口中每隔500 ms输出TC72芯片的温度值，仿真电路图与调试效果如图11.8所示。
图11.8 仿真电路图与调试效果
