数字温度测控芯片DS1620的应用_电测仪表论文
关键词：ds1620 温度传感器 三线串行接口 热继电器
引 言
1 概 述
ds1620是dallas公司推出的数字温度测控器件。 2.7~ 5.0v供电电压，测量温度范围为-55~+125℃，9位数字量表示温度值，分辨率为0.5℃。在0~+70℃精确度为0.5℃， -40~0℃和+70~+85℃精确度为1℃，-55~-40℃和+85~ +125℃精确度为2℃。th和tl寄存器中的温度报警限设定值存放在非易失性存储器中，掉电后不会丢失。通过三线串行接口，完成温度值的读取和th、tl的设定。
2 引脚功能说明
ds1620采用8脚dip封装或8脚soic封装。引脚排列如图1所示，引脚功能说明如表1所列。
表1 ds1620引脚功能说明
| 引 脚 | 名 称 | 功 能 |
| 1 | dq | 三线制的数据输入/输出 |
| 2 | clk/conv | 三线制的时钟输入和标准转换输入 |
| 3 | rst | 三线制的复位输入 |
| 4 | gnd | 地 |
| 5 | tcom | 温度高/低限触发输出 |
| 6 | tlow | 温度低限触发输出 |
| 7 | thigh | 温度高限触发输出 |
| 8 | vdd | 3～5v电源 |
3 温度值数据格式
ds1620的温度值为9位数字量，数据用补码表示，最低位表示0.5℃。几个典型温度的数字量如表2所列。通过三线传送数据时，低位在前，高位在后。ds1620读出或写入的温度数据值可以是9位的字（在第9位后将置为低电平），也可以作为两个8位字节的16位字。这时高7位为无关位。这种方式在8位单片机中处理是比较方便的。
4 操作和控制
控制/状态寄存器用于决定ds1620在不同场合的操作方式，也指示温度转换时的状态。控制/状态寄存器的定义如下。
| done | thf | tlf | nvb | 1 | 0 | cpu | 1shot |
done：温度转换完标志。“1”转换完成，“0”转换进行中。
thf：温度过高标志。温度高于或等于th寄存器中的设定值时变为“1”。当thf为“1”后，即使温度降到th以下，thf值也仍为“1”。可以通过写入“0”或断开电源来清除这个标志。
tlf：温度过低标志。温度低于或等于tl寄存器中的设定值时变为“1”。当tlf为“1”后，即使温度升高到tl以上，tlf值也仍为“1”。可以通过写入“0”或断开电源来清除这个标志。
nvb：非易失性存储器忙标志。“1”表示正在向存储器中写入数据；“0”表示存储器不忙。写入存储器要10ms时间。
cpu：cpu使用标志。“1”表示使用cpu，ds1620和cpu通过三线制进行数据传输；“0”表示不使用cpu，当不使用cpu时， 接低电平，clk/作为转换控制使用。这一位存放在非易失存储器中，允许至少 50 000次写操作。
1shot：一次突发模式。“1”时按转换协议进行一次转换；“0”时连续转换。这一位存放在非易失性存储器中，允许至少50 000次写操作。
ds1620有两种操作模式。
表2 ds1620的几个典型温度和数字量对应关系
| 温度/℃ | 数字输出（二进制） | 数字输出（十六进制） |
| +125 | 0 11111010 | 00fah |
| +25 | 0 0011 | 0032h |
| +0.5 | 0 0000000 | 0001h |
| 0 | 0 0000000 | 0000h |
| -0.5 | 1 11111111 | 01ffh |
| -25 | 1 11001110 | 01ceh |
| -55 | 1 1001001 | 0192h |
(1)单独工作模式
在这种工作模式下，ds1620作为热继电器使用，常用连续转换方式，可在没有cpu参与下工作。预先必须写入控制寄存器操作模式和th、tl寄存器的温度设定值，clk/用作转换开始控制端。要注意：这种工作模式下，控制/状态寄存器的cpu标志位必须设为“0”。为了使clk/作转换控制，必须为低电平。如果clk/被拉低，且在10ms以内置高，则产生一次转换；如果clk/保持低，则ds1620连续进行转换。当cpu为“0”时，转换由clk/控制，而不受1shot控制位的限制。
ds1620有三个温度触发控制端。当ds1620的温度高于或等于th寄存器设定值时，thigh输出为高电平；当温度低于或等于tl寄存器设定值时，tlow输出高电平；当温度高于th寄存器设定值时，tcom输出为高电平，直到温度下降到tl寄存器设定值以下时才会变为低电平。三个温度触发控制端的输出特性如图2所示。
(2)三线串行通信模式
三线制由三个信号线组成：（复位）、clk（时钟）和dq（数据）。数据传输在由低电平变为高电平后开始。在数据传输过程中，使变为低电平会终止数据传输。时钟由一序列上升沿和下降沿组成。ds1620输入、输出数据时，都必须是上升沿数据有效。读写数据时低位在前，高位在后。ds1620的三线制操作时序如图3所示。
从时序图可知，三线制的操作大部分是命令字在前，数据在后（部分命令后不需要数据）。下面是ds1620的几个主要命令字：
开始转换[eeh] 开始转换温度，后面不需要有其它
数据；
读温度[aah] 读出最后一次温度转换的结果，后
面的9个脉冲输出9位温度值；
读配置寄存器[0ch] 命令后的连续8个脉冲读出配
置寄存器的内容；
写配置寄存器[ach] 命令后的连续8个脉冲写入配
置寄存器新的内容；
写th寄存器[01h] 命令后的连续9个脉冲写入th
寄存器9位温度高限设定值；
写tl寄存器[02h] 命令后的连续9个脉冲写入tl
寄存器9位温度低限设定值；
读th寄存器[a1h] 命令后的连续9个脉冲读出th
寄存器9位温度高限设定值；
读tl寄存器[a2h] 命令后的连续9个脉冲读出tl
寄存器9位温度低限设定值。
5 应用实例
5.1 无cpu参与下的应用
ds1620有三个温度触发输出，都可作为温控端使用，用于控制加热或制冷装置。在设置控制/状态寄存器以及th和tl寄存器内容后，ds1620可在脱离cpu的情况下单独作温控器使用。图4是用thigh作控制的应用实例。当环境温度高于th寄存器的温度设定值后，thigh输出为高，2n7000导通，启动风扇散热；当环境温度低于th寄存器的设定值后，thigh输出为低电平，2n7000截止，风扇停转。
5.2 有cpu参与下的应用
(1)硬件连线
图5是用at89c51单片机作cpu来操作ds1620的。单片机的p1口连接ds1620的三线通信接口：p1.1接dq，p1.2接clk/，p1.3接。
(2)程序设计
程序采用c51编制，在keil c v6.20下调试通过。本刊网络补充版（//www.dpj.com.cn）中，给出操作ds1620的几个主要子函数。ds1620setconf(unsigned char val)用于配置控制/状态寄存器的内容；用ds1620startconv(void)开始进行温度转换；用ds1620readconf(void)返回控制/状态寄存器内容；可查寻done位来判断是否转换完成，转换完成后用ds1620read(void)读出转换的温度值。也可采用软件延时方式，在开始转换后延时1s以上，再读转换的温度数据值。
6 小 结
ds1620的外围接线简单，使用灵活。使用时请注意它的测量范围及精度能否满足要求。用作热继电器使用时必须写入控制寄存器操作模式和th、tl寄存器的温度设定值。