数字式I2C总线温度传感器在温度检测中的应用

数字式I2C总线温度传感器在温度检测中的应用

济南铁道职业技术学院 林毓梁 李颖

DS1624的基本特性

DS1624是Dallas公司生产的一种功能较强的数字式温度传感器，它比同系列的DS1620控制更为简单，比DS1621分辨率更高，可以使用一片控制器控制多达8片传感器，支持I2C总线协议，测温范围宽，读数稳定，分辨率高，无须外接电路，与单片机接口简单，可以广泛用于温度检测、温度控制，温度报警等领域。

测温范围：-55℃~+125℃，分辨率0.03125℃
温度值以13位数字量输出(两字节传输)
温度转换时间小于1秒，
数据的读写通过2线串行接口实现(SDA，SCL)可选总线地址。
内部集成256B的E2PROM，可以用来保存用户设定的参数

引脚说明 DS1624为8脚DIP封装或者SOIC封装，其引脚功能如下表。

DS1624的工作原理

DS1624采用专用的片内的温度测量技术进行温度的测量，其温度测量原理如图1。

在计数门开通的情况下对低温系数振荡器的脉冲个数进行计数，计数脉冲的周期由高温系数振荡器所决定，计数器和温度寄存器的预先设置值为-55℃。如果计数器在脉冲结束之前达到0，则温度寄存器增加，同时计数器预置为非线性累加器的值，并重新开始计数，如果脉冲周期在计数器到0之前还未结束，则重复上面的过程，否则停止计数。终温度寄存器中的值即为被测温度值。

DS1624的温度值以0.03125℃为单位表示，1624 内部的温度寄存器为13位（2个字节）的寄存器，该寄存器可以通过IIC总线串行读出，高位在前。该13寄存器的内容即为补码表示的温度值，位置符号位，符号位?quot;1"表示温度值为负，为"0"表示温度值为正。将该13位数据的真值乘以0.03125，即为被测温度值。例如：

表示被测温度为：+802*0.03125=25.0625℃

DS1624的工作方式

DS1624可以在两种方式下工作，连续转换方式和转换方式，通过配置寄存器的来控制使用哪种工作模式。

DONE 为转换完成位，温度转换完成时候为1，正在转换时为0，1SHOT为模式位，该位为1时，每次收到开始转换命令执行温度转换，为0时，执行连续温度转换，该位为非易失性的。

DS1624在嵌入一个系统时，需要有MCU对其发出控制命令，如读写状态寄存器，读温度寄存器，开始温度转换等命令，MCU对DS1624的控制是通过I2C总线接口来实现的，写入和读出完全遵循I2C总线的协议。

DS1624的命令集包含下面5个，比相同系列的DS1621更加方便，简捷。

（1）开始温度转换[EEH]

该命令启动温度转换，无需读数据，再转换模式下，该命令启动转换，DS1624完成转换之后保持空闲，在连续转换方式下，该命令启动DS1624进行连续的温度转换。

（2）温度转换结束命令[22H]

该命令停止温度转换，无需更多数据，在连续运行方式下，该命令停止DS1624的温度转换，并且保持空闲，直到DS1624得到新的温度转换开始命令。

（3）读温度命令[AAH]

该命令读出近温度转换的结果，随后DS1624将两个字节补码表示的温度值送出。为符号位，三位不用。

（4）访问配置寄存器[ACH]

若R/W=0，该命令写入配置寄存器之后，MCU送出一个字节，用以确定DS1624的工作方式；若R/W=1，DS6124送出当前状态用来通知MCU转换是否完成。

（5）访问存储器[17H]

该命令用来访问DS1624内部集成的256B的E2存储器，下一字节数据为被访问的存储器的地址，即可进行E2存储器的读写操作，读写时和其他的I2C协议的E2存储器相同。读者可参考其它的资料。

DS1624 启动温度转换、访问配置寄存器、读取温度值的流程图见图2。

典型应用

DS1624的典型应用图，见图3，其中LED显示和温度报警电路读者可以自行设计。DS1624没有专门的温度控制功能，用户可以将温度控制信息，如温度上限，温度下限保存在E2存储器中。工作时可将DS1624设为连续工作方式，MCU不停读取温度值，送显示装置显示，并可将温度值和E2存储器中的温度控制参数比较，用以驱动报警、加热或其他执行机构。还可以将PID等参数存于E2存储器中，通过先进的算法实现闭环控制。

注意事项

DS1624在使用的时候，应注意几点问题

1、写E2PROM需要10ms的时间，所以在每寄存器写操作后都需要等待10ms再进行下写操作。 2、由于SDA、SCL均为漏极开路I/O因此一定要有上拉电阻。

3、在数据传输和写命令字的时候，一定遵循I2C总线的协议，在由写操作到读操作转换的时候，应该重新启动数据传输，然后发送地址和读写位。

4、在构成测温系统时，一片单片机多可以连接8片DS1624，并可采用求平均值的方法提高测量。此时应将地址A2、A1、A0作不同的调整。