DS1620引腳圖及測溫原理 - 全文

DS1620是DALLAS半導體公司的溫度傳感器家庭成員之一,是新型數(shù)字式溫度傳感器。其測溫范圍寬（-55℃～+125℃）,感應能力精確,不需A/D轉換電路,直接將溫度值轉換成數(shù)字量。其外圍電路簡單,可以不需要PC機和單片機等的支持,獨立進行工作?？蓮V泛應用于溫度控制,溫度測量,工作系統(tǒng)及任何熱敏感系統(tǒng)中。

DS1620為8引腳DIP或SOIC封裝,其引腳符號及功能見表1。

表1

測溫原理

DS1620通過專有的片載溫度測量技術進行溫度測量。其測溫原理如圖1所示。

計數(shù)器和溫度寄存器預選設置為-55℃的基值,計數(shù)器對流經(jīng)低溫系數(shù)振蕩器的脈沖進行計數(shù),計數(shù)脈沖的周期由高溫系數(shù)振蕩器決定。如果計數(shù)器在高溫系數(shù)振蕩器發(fā)出結束信號之前到達0,則溫度寄存器開始增值,表示溫度值在-55℃之上。同時,計數(shù)器預設一個數(shù)值,此數(shù)值由非線性補償累加器決定,以補償振蕩器測溫過程中的拋物線性,即非線性。然后計數(shù)器重復進行計數(shù)。如此循環(huán),最終溫度寄存器中的數(shù)字量即為所測溫度值。

溫度值的換算在DS1620內(nèi)部進行,分辨率為0.5℃。DS1620的溫度值以1/2℃LSB（最低有效位）表示,9位數(shù)據(jù)格式如下：（T=25.5℃）

非線性補償累加器的作用為補償測溫振蕩器的非線性誤差,改變每℃增值的計數(shù)器數(shù)值。若得知計數(shù)器中的數(shù)值和在補測溫度下每℃的計數(shù)（非線性補償累加器中的值）,便可以實現(xiàn)高分辨率溫度測量。

DS1620在正常測溫情況下分辨率為0.5℃,根據(jù)其測溫工作原理,可以將其分辨率提高到0.1℃～0.05℃,以適應需要精確溫度值的工業(yè)測量及控制系統(tǒng)。

大多數(shù)Dallas數(shù)字式溫度傳感器都能通過將最低有效位（LSB）置位或清零,以確保0.5℃的分辨率。傳感的誤差范圍由不同數(shù)值的LSB數(shù)字化決定。例如25℃至26℃之間的溫度值可參考表2。

表2?

由表可知,對于每一次讀入的溫度值,都以1/2LSB為單位進行四舍五入計算,DS1620的1/2LSB為0.25℃,它在進行高分辨率測量的計算中必須考慮在內(nèi)。

DS1620讀進的原始數(shù)據(jù)為9位,對所讀數(shù)據(jù)減去最低有效位,使可得到高分辨率值。計算過程為：將讀入的溫度可存器二進制數(shù)字量轉化成帶符號整數(shù),即temp read;然后對DS1620執(zhí)行特定的控制指令,使可得到保留在計數(shù)器中的數(shù)值,即轉換停止后的計數(shù)器保留數(shù)cont remain：以另一特定控制指令或指令集讀出非線性累加器中的數(shù)值,即在此溫度下每℃的計數(shù)值count per degree,得知這些參數(shù)后,通過如下公式：

實際值=temp read 1/2LSB+(count per degree count remain)/count per degree

實際的精確溫度值便可計算出來,分辨率高達0.1℃。

DS1620的工作方式及狀態(tài)檢測位由設置寄存器決定,在進行溫度轉換之前首先要對其初始化,由PC機或單片機設定設置寄存器的相應位。設置寄存器格式如下：

DONE（D7）位為"1"時表示溫度轉換已經(jīng)完成,為"0"時表示轉換正在進行。注意此位只在單次轉換方式時有效。

THF（D6）TLF（D5）位分別為高于高溫極限值或低于低溫極限值時置位。

ISHOT（D0）位為"1"時表示以溫度單次轉換方式運行,為"0"時表示連續(xù)方式。

CPU（D1）位為"1"時表示DS1620以3線串行接口與PC機或單片機通信,為"0"時表示獨立工作方式。

*表示無關位。

在DS1620以CPU方式工作時,PC機或單片機的程序流程如圖2所示。

在實現(xiàn)過程中注意下面問題：

1.實現(xiàn)過程中必須用到兩條特殊指令：讀計數(shù)器指令（A0H）和裝載計數(shù)器指令（41H）,這兩條指令在DS1620使用手冊上查不到。前一條指令的作用為讀出計數(shù)器中的數(shù)值,后一條指令的作用為將非線性累加器中的數(shù)值裝入計數(shù)器。

2.在數(shù)據(jù)傳輸過程中,DQ線上數(shù)據(jù)的傳輸順序為LSB（最低有效位）在先,MSB（最高有效位）在最后。例如設置寄存器狀態(tài)字節(jié)的傳送,第一位ISHOT位（D0）,其次為CPU位（D1）,依次下去,第八位為DONE位（D7）。

3.從DQ引腳上讀取數(shù)據(jù)時,設置寄存器的狀態(tài)為8位數(shù)據(jù),而溫度數(shù)據(jù)為9位,這在編程時要加以區(qū)別?？梢跃幾x取8位數(shù)據(jù)和9位數(shù)據(jù)的子函數(shù)分別調(diào)用,也可只編讀取9位的程序,但在判斷設置寄存器狀態(tài)時只取前8位。

4.注意在常溫下,每次寫入DS1620存儲器都需要近10ms,所以在寫指令之后不能立即對DS1620進行讀寫訪問,通常加10ms的延時。

5.DS1620是以STOP（RST=0）作為一次數(shù)據(jù)通信的結束。因此在每次設置操作結束或讀取8位溫度數(shù)據(jù)后,都要將RST引腳復位為低電平,然后置為高電平重新開始工作。

6.以在溫度單次轉換方式工作時,每次轉換完成并讀取溫度值之后,都要重新發(fā)送開始溫度轉換指令（EE H）。而在連續(xù)轉換方式只需開始發(fā)送轉換指令,DS1620會在一次溫度轉換完成后,繼續(xù)進行一睛次轉換,時間間隔為1秒。此時停止轉換指令（22H）將暫停溫度轉換,開始轉換指令會重新開始轉換。