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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。通過三線串行接口與CPU連接，可作為熱傳感器使用；用三個溫控觸發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。關鍵詞：DS1620 溫度傳感器 三線串行接口 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。 (范文先生網www.ycxgx.cn收集整理) 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，掉電后不會丟失。通過三線串行接口，完成溫度值的讀取和TH、TL的設定。
2 引腳功能說明
DS1620采用8腳DIP封裝或8腳SOIC封裝。引腳排列如圖1所示，引腳功能說明如表1所列。
表1 DS1620引腳功能說明
功 能
1 DQ 三線制的數據輸入/輸出 2 CLK/CONV 三線制的時鐘輸入和標準轉換輸入 3 RST 三線制的復位輸入 4 GND 地 5 TCOM 溫度高/低限觸發輸出 6 TLOW 溫度低限觸發輸出 7 THIGH 溫度高限觸發輸出 8 VDD 3～5V電源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℃。幾個典型溫度的數字量如表2所列。通過三線傳送數據時，低位在前，高位在后。DS1620讀出或寫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8位字節的16位字。這時高7位為無關位。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/狀態寄存器用于決定DS1620在不同場合的操作方式，也指示溫度轉換時的狀態。控制/狀態寄存器的定義如下。
DONE THF TLF NVB 1 0 CPU 1SHOTDONE：溫度轉換完標志。“1”轉換完成，“0”轉換進行中。
THF：溫度過高標志。溫度高于或等于TH寄存器中的設定值時變為“1”。當THF為“1”后，即使溫度降到TH以下，THF值也仍為“1”。可以通過寫入“0”或斷開電源來清除這個標志。
TLF：溫度過低標志。溫度低于或等于TL寄存器中的設定值時變為“1”。當TLF為“1”后，即使溫度升高到TL以上，TLF值也仍為“1”。可以通過寫入“0”或斷開電源來清除這個標志。
NVB：非易失性存儲器忙標志。“1”表示正在向存儲器中寫入數據；“0”表示存儲器不忙。寫入存儲器要10ms時間。
CPU：CPU使用標志。“1”表示使用CPU，DS1620和CPU通過三線制進行數據傳輸；“0”表示不使用CPU，當不使用CPU時， 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次寫操作。
1SHOT：一次突發模式。“1”時按轉換協議進行一次轉換；“0”時連續轉換。這一位存放在非易失性存儲器中，允許至少50 000次寫操作。
DS1620有兩種操作模式。
表2 DS1620的幾個典型溫度和數字量對應關系
(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，可在沒有CPU參與下工作。預先必須寫入控制寄存器操作模式和TH、TL寄存器的溫度設定值，CLK/用作轉換開始控制端。要注意：這種工作模式下，控制/狀態寄存器的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以內置高，則產生一次轉換；如果CLK/保持低，則DS1620連續進行轉換。當CPU為“0”時，轉換由CLK/控制，而不受1SHOT控制位的限制。
DS1620有三個溫度觸發控制端。當DS1620的溫度高于或等于TH寄存器設定值時，THIGH輸出為高電平；當溫度低于或等于TL寄存器設定值時，TLOW輸出高電平；當溫度高于TH寄存器設定值時，TCOM輸出為高電平，直到溫度下降到TL寄存器設定值以下時才會變為低電平。三個溫度觸發控制端的輸出特性如圖2所示。
(2)三線串行通信模式
三線制由三個信號線組成：（復位）、CLK（時鐘）和DQ（數據）。數據傳輸在由低電平變為高電平后開始。在數據傳輸過程中，使變為低電平會終止數據傳輸。時鐘由一序列上升沿和下降沿組成。DS1620輸入、輸出數據時，都必須是上升沿數據有效。讀寫數據時低位在前，高位在后。DS1620的三線制操作時序如圖3所示。
從時序圖可知，三線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的幾個主要命令字：
開始轉換[EEh] 開始轉換溫度，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個脈沖輸出9位溫度值；
讀配置寄存器[0Ch] 命令后的連續8個脈沖讀出配
置寄存器的內容；
寫配置寄存器[ACh] 命令后的連續8個脈沖寫入配
置寄存器新的內容；
寫TH寄存器[01h] 命令后的連續9個脈沖寫入TH
寄存器9位溫度高限設定值；
寫TL寄存器[02h] 命令后的連續9個脈沖寫入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個脈沖讀出TL
寄存器9位溫度低限設定值。
5 應用實例
5.1 無CPU參與下的應用
DS1620有三個溫度觸發輸出，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作控制的應用實例。當環境溫度高于TH寄存器的溫度設定值后，THIGH輸出為高，2N7000導通，啟動風扇散熱；當環境溫度低于TH寄存器的設定值后，THIGH輸出為低電平，2N7000截止，風扇停轉。
5.2 有CPU參與下的應用
(1)硬件連線
圖5是用AT89C51單片機作CPU來操作DS1620的。單片機的P1口連接DS1620的三線通信接口：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。本刊網絡補充版（http://www.ycxgx.cn收集整理）中，給出操作DS1620的幾個主要子函數。DS1620SetConf(unsigned char val)用于配置控制/狀態寄存器的內容；用DS1620startConv(void)開始進行溫度轉換；用DS1620ReadConf(void)返回控制/狀態寄存器內容；可查尋DONE位來判斷是否轉換完成，轉換完成后用DS1620read(void)讀出轉換的溫度值。也可采用軟件延時方式，在開始轉換后延時1s以上，再讀轉換的溫度數據值。
6 小 結
DS1620的外圍接線簡單，使用靈活。使用時請注意它的測量范圍及精度能否滿足要求。用作熱繼電器使用時必須寫入控制寄存器操作模式和TH、TL寄存器的溫度設定值。
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