數(shù)字溫度測控芯片DS1620的應(yīng)用

    摘要：DS1620是一種半導(dǎo)體溫度測控芯片，9位溫度數(shù)據(jù)值，測溫范圍-55~+125℃，0.5℃分辨率。通過三線串行接口與CPU連接，可作為熱傳感器使用；用三個溫控觸發(fā)端控制加熱或制冷裝置，可用作熱繼電器。本文介紹它的功能和使用方法，并給出C51的源程序。

    關(guān)鍵詞：DS1620 溫度傳感器 三線串行接口 熱繼電器

引 言

1 概 述

　　DS1620是Dallas公司推出的數(shù)字溫度測控器件。 2.7~ 5.0V供電電壓，測量溫度范圍為-55~+125℃，9位數(shù)字量表示溫度值，分辨率為0.5℃。在0~+70℃精確度為0.5℃， -40~0℃和+70~+85℃精確度為1℃，-55~-40℃和+85~ +125℃精確度為2℃。TH和TL寄存器中的溫度報警限設(shè)定值存放在非易失性存儲器中，掉電后不會丟失。通過三線串行接口，完成溫度值的讀取和TH、TL的設(shè)定。

2 引腳功能說明

　　DS1620采用8腳DIP封裝或8腳SOIC封裝。引腳排列如圖1所示，引腳功能說明如表1所列。

表1 DS1620引腳功能說明

3 溫度值數(shù)據(jù)格式

　　DS1620的溫度值為9位數(shù)字量，數(shù)據(jù)用補(bǔ)碼表示，最低位表示0.5℃。幾個典型溫度的數(shù)字量如表2所列。通過三線傳送數(shù)據(jù)時，低位在前，高位在后。DS1620讀出或?qū)懭氲臏囟葦?shù)據(jù)值可以是9位的字（在第9位后將置為低電平），也可以作為兩個8位字節(jié)的16位字。這時高7位為無關(guān)位。這種方式在8位單片機(jī)中處理是比較方便的。

4 操作和控制

　　控制/狀態(tài)寄存器用于決定DS1620在不同場合的操作方式，也指示溫度轉(zhuǎn)換時的狀態(tài)?？刂?狀態(tài)寄存器的定義如下。

DONE：溫度轉(zhuǎn)換完標(biāo)志?！?”轉(zhuǎn)換完成，“0”轉(zhuǎn)換進(jìn)行中。

THF：溫度過高標(biāo)志。溫度高于或等于TH寄存器中的設(shè)定值時變?yōu)椤?”。當(dāng)THF為“1”后，即使溫度降到TH以下，THF值也仍為“1”?？梢酝ㄟ^寫入“0”或斷開電源來清除這個標(biāo)志。

TLF：溫度過低標(biāo)志。溫度低于或等于TL寄存器中的設(shè)定值時變?yōu)椤?”。當(dāng)TLF為“1”后，即使溫度升高到TL以上，TLF值也仍為“1”?？梢酝ㄟ^寫入“0”或斷開電源來清除這個標(biāo)志。

NVB：非易失性存儲器忙標(biāo)志?！?”表示正在向存儲器中寫入數(shù)據(jù)；“0”表示存儲器不忙。寫入存儲器要10ms時間。

CPU：CPU使用標(biāo)志。“1”表示使用CPU，DS1620和CPU通過三線制進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；“0”表示不使用CPU，當(dāng)不使用CPU時， 接低電平，CLK/作為轉(zhuǎn)換控制使用。這一位存放在非易失存儲器中，允許至少 50 000次寫操作。

1SHOT：一次突發(fā)模式?！?”時按轉(zhuǎn)換協(xié)議進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換；“0”時連續(xù)轉(zhuǎn)換。這一位存放在非易失性存儲器中，允許至少50 000次寫操作。

DS1620有兩種操作模式。

表2 DS1620的幾個典型溫度和數(shù)字量對應(yīng)關(guān)系

(1)單獨工作模式

　　在這種工作模式下，DS1620作為熱繼電器使用，常用連續(xù)轉(zhuǎn)換方式，可在沒有CPU參與下工作。預(yù)先必須寫入控制寄存器操作模式和TH、TL寄存器的溫度設(shè)定值，CLK/用作轉(zhuǎn)換開始控制端。要注意：這種工作模式下，控制/狀態(tài)寄存器的CPU標(biāo)志位必須設(shè)為“0”。為了使CLK/作轉(zhuǎn)換控制，必須為低電平。如果CLK/被拉低，且在10ms以內(nèi)置高，則產(chǎn)生一次轉(zhuǎn)換；如果CLK/保持低，則DS1620連續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)CPU為“0”時，轉(zhuǎn)換由CLK/控制，而不受1SHOT控制位的限制。

　　DS1620有三個溫度觸發(fā)控制端。當(dāng)DS1620的溫度高于或等于TH寄存器設(shè)定值時，THIGH輸出為高電平；當(dāng)溫度低于或等于TL寄存器設(shè)定值時，TLOW輸出高電平；當(dāng)溫度高于TH寄存器設(shè)定值時，TCOM輸出為高電平，直到溫度下降到TL寄存器設(shè)定值以下時才會變?yōu)榈碗娖健Ｈ齻€溫度觸發(fā)控制端的輸出特性如圖2所示。

        (2)三線串行通信模式

　　三線制由三個信號線組成：（復(fù)位）、CLK（時鐘）和DQ（數(shù)據(jù)）。數(shù)據(jù)傳輸在由低電平變?yōu)楦唠娖胶箝_始。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，使變?yōu)榈碗娖綍K止數(shù)據(jù)傳輸。時鐘由一序列上升沿和下降沿組成。DS1620輸入、輸出數(shù)據(jù)時，都必須是上升沿數(shù)據(jù)有效。讀寫數(shù)據(jù)時低位在前，高位在后。DS1620的三線制操作時序如圖3所示。

　　從時序圖可知，三線制的操作大部分是命令字在前，數(shù)據(jù)在后（部分命令后不需要數(shù)據(jù)）。下面是DS1620的幾個主要命令字：

開始轉(zhuǎn)換[EEh] 開始轉(zhuǎn)換溫度，后面不需要有其它

數(shù)據(jù)；

讀溫度[AAh] 讀出最后一次溫度轉(zhuǎn)換的結(jié)果，后

面的9個脈沖輸出9位溫度值；

讀配置寄存器[0Ch] 命令后的連續(xù)8個脈沖讀出配

置寄存器的內(nèi)容；

寫配置寄存器[ACh] 命令后的連續(xù)8個脈沖寫入配

置寄存器新的內(nèi)容；

寫TH寄存器[01h] 命令后的連續(xù)9個脈沖寫入TH

寄存器9位溫度高限設(shè)定值；

寫TL寄存器[02h] 命令后的連續(xù)9個脈沖寫入TL

寄存器9位溫度低限設(shè)定值；

讀TH寄存器[A1h] 命令后的連續(xù)9個脈沖讀出TH

寄存器9位溫度高限設(shè)定值；

讀TL寄存器[A2h] 命令后的連續(xù)9個脈沖讀出TL

寄存器9位溫度低限設(shè)定值。

5 應(yīng)用實例

    5.1 無CPU參與下的應(yīng)用

　　DS1620有三個溫度觸發(fā)輸出，都可作為溫控端使用，用于控制加熱或制冷裝置。在設(shè)置控制/狀態(tài)寄存器以及TH和TL寄存器內(nèi)容后，DS1620可在脫離CPU的情況下單獨作溫控器使用。圖4是用THIGH作控制的應(yīng)用實例。當(dāng)環(huán)境溫度高于TH寄存器的溫度設(shè)定值后，THIGH輸出為高，2N7000導(dǎo)通，啟動風(fēng)扇散熱；當(dāng)環(huán)境溫度低于TH寄存器的設(shè)定值后，THIGH輸出為低電平，2N7000截止，風(fēng)扇停轉(zhuǎn)。

5.2 有CPU參與下的應(yīng)用

(1)硬件連線

　　圖5是用AT89C51單片機(jī)作CPU來操作DS1620的。單片機(jī)的P1口連接DS1620的三線通信接口：P1.1接DQ，P1.2接CLK/，P1.3接。

    (2)程序設(shè)計

　　程序采用C51編制，在KEIL C V6.20下調(diào)試通過。本刊網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充版（http://www.dpj.com.cn）中，給出操作DS1620的幾個主要子函數(shù)。DS1620SetConf(unsigned char val)用于配置控制/狀態(tài)寄存器的內(nèi)容；用DS1620startConv(void)開始進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換；用DS1620ReadConf(void)返回控制/狀態(tài)寄存器內(nèi)容；可查尋DONE位來判斷是否轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換完成后用DS1620read(void)讀出轉(zhuǎn)換的溫度值。也可采用軟件延時方式，在開始轉(zhuǎn)換后延時1s以上，再讀轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)據(jù)值。

6 小 結(jié)

　　DS1620的外圍接線簡單，使用靈活。使用時請注意它的測量范圍及精度能否滿足要求。用作熱繼電器使用時必須寫入控制寄存器操作模式和TH、TL寄存器的溫度設(shè)定值。