由單片機和多片DS1820組成的多點(diǎn)溫度測控系統

1 概述

DS1820 是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單線(xiàn)數字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于構成多點(diǎn)溫度測控系統，可直接將溫度轉化成串行數字信號供微機處理，而且每片DS1820都有唯一的產(chǎn)品號并可存入其ROM中，以使在構成大型溫度測控系統時(shí)在單線(xiàn)上掛任意多個(gè) DS1820芯片。從DS1820讀出或寫(xiě)入DS1820信息僅需要一根口線(xiàn)，共讀寫(xiě)及溫度變換功率來(lái)源于數據總線(xiàn)，該總線(xiàn)本身也可以向所掛接的 DS1820供電，而無(wú)需額處電源。DS1820能提供九位溫度讀數，它無(wú)需任何外圍硬件即可方便地構成溫度檢測系統。

2 DS1820的工作原理

DS1820采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝，管腳排列如圖1所示。圖中GND為地，I/O為數據輸入/輸出端（即單線(xiàn)總線(xiàn)），該腳為漏極開(kāi)路輸出，常態(tài)下呈高電平。VDD是外部+5V電源端，不用時(shí)應接地。NC為空腳。

圖2所示為DS1820的內部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線(xiàn)接口、存放中間數據的高速暫存器（內含便箋式RAM），用于存儲用戶(hù)設定的溫度上下限值的TH和TL解發(fā)器存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗碼（CRC）發(fā)生器等七部分。

2.1 寄生電源

寄生電源由二極管VD1、VD2和寄生電容C組成。電源檢測電路用于判定供電方式。寄生電源供電時(shí)，VDD端接地，器件從單線(xiàn)總線(xiàn)上獲取電源。在 I/O線(xiàn)呈低電平時(shí)，改由C上的電壓Vc繼續向器件供電。該寄生電源有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，檢測遠程溫度時(shí)無(wú)需本地電源；第二，缺少正常電源時(shí)也能讀ROM。若采用外部電源VDD，則通過(guò)VD2向器件供電。

2.2 溫度測量原理

DS1820 測量溫度時(shí)使用特有的溫度測量技術(shù)。其測量電路框圖如圖3所示。DS1820內部的低溫度系數振蕩器能產(chǎn)生穩定的頻率信號f0，高溫度系數振蕩器則將被測溫度轉換成頻率信號f。當計數門(mén)打開(kāi)時(shí)，DS1820對f0計數，計數門(mén)開(kāi)通時(shí)間由高溫度系數振蕩器決定。芯片內部還有斜率累加器，可對頻率的非線(xiàn)性予以被償。測量結果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應為9位（符號點(diǎn)1位），但因符號位擴展成高8位，故以16位被碼形式讀出，表1給出了溫度和數字量的關(guān)系。