數字溫度測控芯片DS1620的應用

摘要：DS1620是一種半導體溫度測控芯片，9位溫度數據值，測溫范圍-55~+125℃，0.5℃分辨率。通過(guò)三線(xiàn)串行接口與CPU連接，可作為熱傳感器使用；用三個(gè)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(xiàn)串行接口 熱繼電器

引 言

1 概 述

　　DS1620是Dallas公司推出的數字溫度測控器件。 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定值存放在非易失性存儲器中，掉電后不會(huì )丟失。通過(guò)三線(xiàn)串行接口，完成溫度值的讀取和TH、TL的設定。

2 引腳功能說(shuō)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(shuō)明如表1所列。

表1 DS1620引腳功能說(shuō)明

3 溫度值數據格式

　　DS1620的溫度值為9位數字量，數據用補碼表示，最低位表示0.5℃。幾個(gè)典型溫度的數字量如表2所列。通過(guò)三線(xiàn)傳送數據時(shí)，低位在前，高位在后。DS1620讀出或寫(xiě)入的溫度數據值可以是9位的字（在第9位后將置為低電平），也可以作為兩個(gè)8位字節的16位字。這時(shí)高7位為無(wú)關(guān)位。這種方式在8位單片機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(chǎng)合的操作方式，也指示溫度轉換時(shí)的狀態(tài)?？刂?狀態(tài)寄存器的定義如下。

DONE：溫度轉換完標志?！?”轉換完成，“0”轉換進(jìn)行中。

THF：溫度過(guò)高標志。溫度高于或等于TH寄存器中的設定值時(shí)變?yōu)椤?”。當THF為“1”后，即使溫度降到TH以下，THF值也仍為“1”?？梢酝ㄟ^(guò)寫(xiě)入“0”或斷開(kāi)電源來(lái)清除這個(gè)標志。

TLF：溫度過(guò)低標志。溫度低于或等于TL寄存器中的設定值時(shí)變?yōu)椤?”。當TLF為“1”后，即使溫度升高到TL以上，TLF值也仍為“1”?？梢酝ㄟ^(guò)寫(xiě)入“0”或斷開(kāi)電源來(lái)清除這個(gè)標志。

NVB：非易失性存儲器忙標志?！?”表示正在向存儲器中寫(xiě)入數據；“0”表示存儲器不忙。寫(xiě)入存儲器要10ms時(shí)間。

CPU：CPU使用標志?！?”表示使用CPU，DS1620和CPU通過(guò)三線(xiàn)制進(jìn)行數據傳輸；“0”表示不使用CPU，當不使用CPU時(shí)， 接低電平，CLK/作為轉換控制使用。這一位存放在非易失存儲器中，允許至少 50 000次寫(xiě)操作。

1SHOT：一次突發(fā)模式?！?”時(shí)按轉換協(xié)議進(jìn)行一次轉換；“0”時(shí)連續轉換。這一位存放在非易失性存儲器中，允許至少50 000次寫(xiě)操作。

DS1620有兩種操作模式。

表2 DS1620的幾個(gè)典型溫度和數字量對應關(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，常用連續轉換方式，可在沒(méi)有CPU參與下工作。預先必須寫(xiě)入控制寄存器操作模式和TH、TL寄存器的溫度設定值，CLK/用作轉換開(kāi)始控制端。要注意：這種工作模式下，控制/狀態(tài)寄存器的CPU標志位必須設為“0”。為了使CLK/作轉換控制，必須為低電平。如果CLK/被拉低，且在10ms以?xún)戎酶?，則產(chǎn)生一次轉換；如果CLK/保持低，則DS1620連續進(jìn)行轉換。當CPU為“0”時(shí)，轉換由CLK/控制，而不受1SHOT控制位的限制。

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

(2)三線(xiàn)串行通信模式

　　三線(xiàn)制由三個(gè)信號線(xiàn)組成：（復位）、CLK（時(shí)鐘）和DQ（數據）。數據傳輸在由低電平變?yōu)楦唠娖胶箝_(kāi)始。在數據傳輸過(guò)程中，使變?yōu)榈碗娖綍?huì )終止數據傳輸。時(shí)鐘由一序列上升沿和下降沿組成。DS1620輸入、輸出數據時(shí)，都必須是上升沿數據有效。讀寫(xiě)數據時(shí)低位在前，高位在后。DS1620的三線(xiàn)制操作時(shí)序如圖3所示。

　　從時(shí)序圖可知，三線(xiàn)制的操作大部分是命令字在前，數據在后（部分命令后不需要數據）。下面是DS1620的幾個(gè)主要命令字：

開(kāi)始轉換[EEh] 開(kāi)始轉換溫度，后面不需要有其它

數據；

讀溫度[AAh] 讀出最后一次溫度轉換的結果，后

面的9個(gè)脈沖輸出9位溫度值；

讀配置寄存器[0Ch] 命令后的連續8個(gè)脈沖讀出配

置寄存器的內容；

寫(xiě)配置寄存器[ACh] 命令后的連續8個(gè)脈沖寫(xiě)入配

置寄存器新的內容；

寫(xiě)TH寄存器[01h] 命令后的連續9個(gè)脈沖寫(xiě)入TH

寄存器9位溫度高限設定值；

寫(xiě)TL寄存器[02h] 命令后的連續9個(gè)脈沖寫(xiě)入TL

寄存器9位溫度低限設定值；

讀TH寄存器[A1h] 命令后的連續9個(gè)脈沖讀出TH

寄存器9位溫度高限設定值；

讀TL寄存器[A2h] 命令后的連續9個(gè)脈沖讀出TL

寄存器9位溫度低限設定值。

5 應用實(shí)例

5.1 無(wú)CPU參與下的應用

　　DS1620有三個(gè)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。在設置控制/狀態(tài)寄存器以及TH和TL寄存器內容后，DS1620可在脫離CPU的情況下單獨作溫控器使用。圖4是用THIGH作控制的應用實(shí)例。當環(huán)境溫度高于TH寄存器的溫度設定值后，THIGH輸出為高，2N7000導通，啟動(dòng)風(fēng)扇散熱；當環(huán)境溫度低于TH寄存器的設定值后，THIGH輸出為低電平，2N7000截止，風(fēng)扇停轉。

5.2 有CPU參與下的應用

(1)硬件連線(xiàn)

　　圖5是用AT89C51單片機作CPU來(lái)操作DS1620的。單片機的P1口連接DS1620的三線(xiàn)通信接口：P1.1接DQ，P1.2接CLK/，P1.3接。

(2)程序設計

　　程序采用C51編制，在KEIL C V6.20下調試通過(guò)。本刊網(wǎng)絡(luò )補充版（http://www.dpj.com.cn）中，給出操作DS1620的幾個(gè)主要子函數。DS1620SetConf(unsigned char val)用于配置控制/狀態(tài)寄存器的內容；用DS1620startConv(void)開(kāi)始進(jìn)行溫度轉換；用DS1620ReadConf(void)返回控制/狀態(tài)寄存器內容；可查尋DONE位來(lái)判斷是否轉換完成，轉換完成后用DS1620read(void)讀出轉換的溫度值。也可采用軟件延時(shí)方式，在開(kāi)始轉換后延時(shí)1s以上，再讀轉換的溫度數據值。

6 小 結

　　DS1620的外圍接線(xiàn)簡(jiǎn)單，使用靈活。使用時(shí)請注意它的測量范圍及精度能否滿(mǎn)足要求。用作熱繼電器使用時(shí)必須寫(xiě)入控制寄存器操作模式和TH、TL寄存器的溫度設定值。