数字温度传感器DS1621及其应用

　　ＤＳ１６２１是ＤＡＬＬＡＳ公司生产的一种功能较强的数字式温度传感器和恒温控制器。与同系列的ＤＳ１６２０相比控制更为简单，接口与Ｉ２Ｃ总线兼容，且可以使用一片控制器控制多达８片的ＤＳ１６２１。其数字温度输出达９位，为０．５℃。通过读取内部的计数值和用于温度补偿的每摄氏度计数值，利用公式计算还可提高温度值的。ＤＳ１６２１可工作在２．７Ｖ电压下，适用于低功耗应用系统。利用ＤＳ１６２１和一片２０５１单片机即可构成一个简洁但功能强大的低电压温度测量控制系统。

　　１．　ＤＳ１６２１基本特性

　　ＤＳ１６２１无需外围元件即可测量温度，将结果以９位数字量（两字节传输）给出，测量范围为－５５℃～＋１５５℃，为０．５℃；典型转换时间为１ｓ；用户可自行设置恒温计的温度值，且将该设置值存储在非易失存储器中。数据的读出和写入通过一个２－线串行接口完成，ＤＳ１６２１采用８脚ＤＩＰ或ＳＯＩＣ封装。

　　２．　引脚描述及功能方框图

　　ＤＳ１６２１的引脚描述如表１所列。图１是ＤＳ１６２１的功能框图。

　　３．　ＤＳ１６２１的工作方式

　　ＤＳ１６２１既可独立工作（此时作为恒温控制器），也可通过２－线接口在ＭＰＵ的控制下完成温度的测量和计算。ＤＳ１６２１的工作方式是由片上的设置／状态寄存器来决定的，该寄存器的定义如下：

　　其中ＤＯＮＥ为转换完成位，温度转换结束时置１，正在进行转换时为０；ＴＨＦ为高温标志位，当温度超过ＴＨ预置值时置１；ＴＬＦ为低温标志位，当温度低于ＴＬ预置值时置１；ＮＶＢ为非易失存储器忙位，向片内Ｅ２ＰＲＯＭ写入时置１，写入结束后复位写入Ｅ２ＰＲＯＭ通常需要１０ｍｓ；ＰＣＬ为输出极性位，为１时激活状态为逻辑高电平，为０时激活状态为逻辑低电平，该位是非易失的；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，该位亦是非易失的。

　　ＤＳ１６２１在嵌入一个系统前，需由ＭＰＵ将设置／状态寄存器值通过２－线接口写入该寄存器，之后ＤＳ１２６１或作为恒温计独立工作，或在ＭＰＵ控制下进行温度测量和计算。ＭＰＵ对ＤＳ１６２１的控制和写入是通过２－线接口进行数据传输的，ＭＰＵ对ＤＳ１６２１发命令字，之后完成对ＤＳ１６２１的读或写。由于数据传输协议满足Ｉ２Ｃ总线规范，ＭＰＵ可将ＤＳ１６２１作为具有Ｉ２Ｃ总线接口的从器件对待，器件地址为１００１Ａ２Ａ１Ａ０Ｒ／Ｗ，通过Ａ２Ａ１Ａ０编码，可控制多８片ＤＳ１６２１，完成８点温度采样。写入和读出数据格式和时序完成按串行通讯接口规范，ＳＣＬ和ＳＤＡ线满足串口通讯启动条件，ＭＰＵ发出器件地址字节，其中Ｒ／Ｗ决定读／写方向。ＭＰＵ发出ＤＳ１６２１的命令字，ＤＳ１６２１发出ＡＣＫ信号，之后为从器件的数据字节，主器件的ＡＣＫ信号，……，为串口通讯结束条件，完成数据通讯。

　　DS1621的命令集包含下述8个命令字：

DONE

THF

TLF

NVB

1

0

PCL

1SHOT

　　●读温度命令［ＡＡｈ］

　　该命令读出近温度转换的结果。ＤＳ１６２１将送出两字节数据：字节为８位二进制温度值（摄氏温度），该数据以二进制补码形式给出，其中位为温度符号位（０为高于０℃，１为低于０℃），第二字节位为位（０为０．０℃，１为０．５℃），其余位不用。

　　●读写ＴＨ寄存器命令［Ａ１ｈ］

　　若Ｒ／Ｗ为０，该命令写入高温寄存器ＴＨ，之后ＭＰＵ发出两字节温度上限值以确定ＤＳ１６２１的恒温上限；若Ｒ／Ｗ为１，ＤＳ１６２１送出两字节的ＴＨ寄存器值。

　　●读写ＴＬ寄存器命令［Ａ２ｈ］

　　若Ｒ／Ｗ为０，该命令写入低温寄存器ＴＬ，之后ＭＰＵ发出两字节温度下限值以确定ＤＳ１６２１的恒温下限；若Ｒ／Ｗ为１，ＤＳ１６２１送出两字节的ＴＬ寄存器值。

　　●读写设置命令［ＡＣｈ］

　　若Ｒ／Ｗ为０，该命令写入设置／状态寄存器，之后ＭＰＵ发出一字节设置／状态寄存器值以确定ＤＳ１６２１的工作方式；若Ｒ／Ｗ为１，ＤＳ１６２１送出设置／状态寄存器值。

　　●读计数器命令［Ａ８ｈ］

　　该命令只在Ｒ／Ｗ为１时有效，发出命令后，ＤＳ１６２１送出计数器计数值ＣＯＵＮＴ＿ＲＥＭＡＩＮ。

　　●读斜率命令［Ａ９ｈ］

　　该命令只在Ｒ／Ｗ为１时有效，发出命令后，ＤＳ１６２１送出用于温度补偿的斜率计数器值，即前面提到的每摄氏度计数值ＣＯＵＮＴ＿ＲＥＲ桟。

　　●开始温度转换命令［ＥＥｈ］

　　该命令启动温度转换，无需更多数据。在工作方式下，该命令启动转换，ＤＳ１６２１完成之后保持空闲；在连续工作方式下，该命令启动ＤＳ１６２１连续进行温度转换。

　　●结束温度转换命令［２２ｈ］

　　该命令结束温度转换，无需更多数据。在连续工作方式下，该命令停止ＤＳ１６２１的温度转换，之后ＤＳ１６２１保持空闲直到ＭＰＵ发出新的开始温度转换命令来继续温度转换。

　　通过该命令集可以看出，ＤＳ１６２１既可以作为独立的恒温控制器单独工作（利用命令Ａ１ｈ、Ａ２ｈ、ＡＣｈ），也可以进行实时的温度测量（利用命令ＡＡｈ、ＡＣｈ、ＥＥｈ、２２ｈ，为０．５℃），还可配合命令Ａ８ｈ、Ａ９ｈ，通过软件计算得到更高的温度，计算公式为：

　　Ｔ＝ＴＲ－０．２５＋［（Ｎ－Ｍ）／Ｎ］

　　式中，Ｔ２为读出温度值，Ｎ为计数器计数值ＣＯＵＮＴ＿ＲＥＲ＿Ｃ，Ｍ为每摄氏度计数值ＣＯＵＮＴ＿ＲＥＭＡＩＮ。

　　４．　应用实例

　　图２给出了一个多点测温的应用实例，图ＭＰＵ为ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｃ２０５１－２４ＰＣ，带８片ＤＳ１６２１，整个系统供电电压为３Ｖ。

　　系统中由Ｐ１．７和Ｐ１．６担当ＳＤＡ和ＳＣＬ，利用软件形成串口通讯时序，程序循环读出０００、００１、…、１１１八片ＤＳ１６２１的测温值并存储。图３给出系统的软件流程图。

　　由应用实例可看出，利用单片机和多片ＤＳ１６２１可以很容易地构成一个低电压低功耗的多点数字测温系统，该系统可应用于大多数应用场合，且能得到较高的测温。

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