数字温度测控芯片DS1620的应用

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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（http://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。