数字温度测控芯片DS1620的应用

数字温度测控芯片DS1620的应用摘要：DS1620是一种半导体温度测控芯片，9位温度数据值，测温范围-55~+125℃，0.5℃分辨率。通过三线串行接口与CPU连接，可作为热传感器使用；用三个温控触发端控制加热或制冷装置，可用作热继电器。本文介绍它的功能和使用方法，并给出C51的源程序。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1DS1620引脚功能说明引脚名称功能1DQ三线制的数据输入/输出2CLK/CONV三线制的时钟输入和标准转换输入3RST三线制的复位输入4GND地5TCOM温度高/低限触发输出6TLOW温度低限触发输出7THIGH温度高限触发输出8VDD3～5V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。表2DS1620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）[phone]FAH+25000110032H+0.5000000000001H0000000000000H-0.5101FFH11111111-2511100111001CEH-55110010010192H4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。DONETHFTLFNVB10CPU1SHOTDONE：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50000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50000次写操作。DS1620有两种操作模式。(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KEILCV6.20下调试通过。本刊网络补充版（）中，给出操作DS1620的几个主要子函数。DS1620SetConf(unsignedcharval)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。