數(shù)字溫度傳感器DS1621及其應用
出處:t.jm 發(fā)布于:2008-08-29 16:04:05
DS1621是DALLAS公司生產的一種功能較強的數(shù)字式溫度傳感器和恒溫控制器。與同系列的DS1620相比控制更為簡單,接口與I2C總線兼容,且可以使用一片控制器控制多達8片的DS1621。其數(shù)字溫度輸出達9位,為0.5℃。通過讀取內部的計數(shù)值和用于溫度補償?shù)拿繑z氏度計數(shù)值,利用公式計算還可提高溫度值的。DS1621可工作在2.7V電壓下,適用于低功耗應用系統(tǒng)。利用DS1621和一片2051單片機即可構成一個簡潔但功能強大的低電壓溫度測量控制系統(tǒng)。
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?。模樱保叮玻睙o需外圍元件即可測量溫度,將結果以9位數(shù)字量(兩字節(jié)傳輸)給出,測量范圍為-55℃~+155℃,為0.5℃;典型轉換時間為1s;用戶可自行設置恒溫計的溫度值,且將該設置值存儲在非易失存儲器中。數(shù)據(jù)的讀出和寫入通過一個2-線串行接口完成,DS1621采用8腳DIP或SOIC封裝。
?。玻∫_描述及功能方框圖
?。模樱保叮玻钡囊_描述如表1所列。圖1是DS1621的功能框圖。

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?。模樱保叮玻奔瓤瑟毩⒐ぷ鳎ù藭r作為恒溫控制器),也可通過2-線接口在MPU的控制下完成溫度的測量和計算。DS1621的工作方式是由片上的設置/狀態(tài)寄存器來決定的,該寄存器的定義如下:
其中DONE為轉換完成位,溫度轉換結束時置1,正在進行轉換時為0;THF為高溫標志位,當溫度超過TH預置值時置1;TLF為低溫標志位,當溫度低于TL預置值時置1;NVB為非易失存儲器忙位,向片內E2PROM寫入時置1,寫入結束后復位寫入E2PROM通常需要10ms;PCL為輸出極性位,為1時激活狀態(tài)為邏輯高電平,為0時激活狀態(tài)為邏輯低電平,該位是非易失的;1SHOT為模式位,該位為1時每次收到開始轉換命令執(zhí)行溫度轉換,為0時執(zhí)行連續(xù)溫度轉換,該位亦是非易失的。
?。模樱保叮玻痹谇度胍粋€系統(tǒng)前,需由MPU將設置/狀態(tài)寄存器值通過2-線接口寫入該寄存器,之后DS1261或作為恒溫計獨立工作,或在MPU控制下進行溫度測量和計算。MPU對DS1621的控制和寫入是通過2-線接口進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?,MPU對DS1621發(fā)命令字,之后完成對DS1621的讀或寫。由于數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議滿足I2C總線規(guī)范,MPU可將DS1621作為具有I2C總線接口的從器件對待,器件地址為1001A2A1A0R/W,通過A2A1A0編碼,可控制多8片DS1621,完成8點溫度采樣。寫入和讀出數(shù)據(jù)格式和時序完成按串行通訊接口規(guī)范,SCL和SDA線滿足串口通訊啟動條件,MPU發(fā)出器件地址字節(jié),其中R/W決定讀/寫方向。MPU發(fā)出DS1621的命令字,DS1621發(fā)出ACK信號,之后為從器件的數(shù)據(jù)字節(jié),主器件的ACK信號,……,為串口通訊結束條件,完成數(shù)據(jù)通訊。
DS1621的命令集包含下述8個命令字:
|
DONE |
THF |
TLF |
NVB |
1 |
0 |
PCL |
1SHOT |
●讀溫度命令[AAh]
該命令讀出近溫度轉換的結果。DS1621將送出兩字節(jié)數(shù)據(jù):字節(jié)為8位二進制溫度值(攝氏溫度),該數(shù)據(jù)以二進制補碼形式給出,其中位為溫度符號位(0為高于0℃,1為低于0℃),第二字節(jié)位為位(0為0.0℃,1為0.5℃),其余位不用。
●讀寫TH寄存器命令[A1h]
若R/W為0,該命令寫入高溫寄存器TH,之后MPU發(fā)出兩字節(jié)溫度上限值以確定DS1621的恒溫上限;若R/W為1,DS1621送出兩字節(jié)的TH寄存器值。
●讀寫TL寄存器命令[A2h]
若R/W為0,該命令寫入低溫寄存器TL,之后MPU發(fā)出兩字節(jié)溫度下限值以確定DS1621的恒溫下限;若R/W為1,DS1621送出兩字節(jié)的TL寄存器值。
●讀寫設置命令[ACh]
若R/W為0,該命令寫入設置/狀態(tài)寄存器,之后MPU發(fā)出一字節(jié)設置/狀態(tài)寄存器值以確定DS1621的工作方式;若R/W為1,DS1621送出設置/狀態(tài)寄存器值。
●讀計數(shù)器命令[A8h]
該命令只在R/W為1時有效,發(fā)出命令后,DS1621送出計數(shù)器計數(shù)值COUNT_REMAIN。
●讀斜率命令[A9h]
該命令只在R/W為1時有效,發(fā)出命令后,DS1621送出用于溫度補償?shù)男甭视嫈?shù)器值,即前面提到的每攝氏度計數(shù)值COUNT_RER桟。
●開始溫度轉換命令[EEh]
該命令啟動溫度轉換,無需更多數(shù)據(jù)。在工作方式下,該命令啟動轉換,DS1621完成之后保持空閑;在連續(xù)工作方式下,該命令啟動DS1621連續(xù)進行溫度轉換。
●結束溫度轉換命令[22h]
該命令結束溫度轉換,無需更多數(shù)據(jù)。在連續(xù)工作方式下,該命令停止DS1621的溫度轉換,之后DS1621保持空閑直到MPU發(fā)出新的開始溫度轉換命令來繼續(xù)溫度轉換。
通過該命令集可以看出,DS1621既可以作為獨立的恒溫控制器單獨工作(利用命令A1h、A2h、ACh),也可以進行實時的溫度測量(利用命令AAh、ACh、EEh、22h,為0.5℃),還可配合命令A8h、A9h,通過軟件計算得到更高的溫度,計算公式為:
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式中,T2為讀出溫度值,N為計數(shù)器計數(shù)值COUNT_RER_C,M為每攝氏度計數(shù)值COUNT_REMAIN。
4. 應用實例
圖2給出了一個多點測溫的應用實例,圖MPU為ATMEL公司的AT89C2051-24PC,帶8片DS1621,整個系統(tǒng)供電電壓為3V。
系統(tǒng)中由P1.7和P1.6擔當SDA和SCL,利用軟件形成串口通訊時序,程序循環(huán)讀出000、001、…、111八片DS1621的測溫值并存儲。圖3給出系統(tǒng)的軟件流程圖。


由應用實例可看出,利用單片機和多片DS1621可以很容易地構成一個低電壓低功耗的多點數(shù)字測溫系統(tǒng),該系統(tǒng)可應用于大多數(shù)應用場合,且能得到較高的測溫。
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