數(shù)字式I2C總線溫度傳感器在溫度檢測(cè)中的應(yīng)用

濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 林毓梁 李穎

DS1624的基本特性

DS1624是Dallas公司生產(chǎn)的一種功能較強(qiáng)的數(shù)字式溫度傳感器，它比同系列的DS1620控制更為簡(jiǎn)單，比DS1621分辨率更高，可以使用一片控制器控制多達(dá)8片傳感器，支持I2C總線協(xié)議，測(cè)溫范圍寬，讀數(shù)穩(wěn)定，分辨率高，無(wú)須外接電路，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，可以廣泛用于溫度檢測(cè)、溫度控制，溫度報(bào)警等領(lǐng)域。

測(cè)溫范圍：-55℃~+125℃，分辨率0.03125℃
溫度值以13位數(shù)字量輸出(兩字節(jié)傳輸)
溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間小于1秒，
數(shù)據(jù)的讀寫通過(guò)2線串行接口實(shí)現(xiàn)(SDA，SCL)可選總線地址。
內(nèi)部集成256B的E2PROM，可以用來(lái)保存用戶設(shè)定的參數(shù)

引腳說(shuō)明 DS1624為8腳DIP封裝或者SOIC封裝，其引腳功能如下表。

DS1624的工作原理

DS1624采用專用的片內(nèi)的溫度測(cè)量技術(shù)進(jìn)行溫度的測(cè)量，其溫度測(cè)量原理如圖1。

在計(jì)數(shù)門開通的情況下對(duì)低溫系數(shù)振蕩器的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖的周期由高溫系數(shù)振蕩器所決定，計(jì)數(shù)器和溫度寄存器的預(yù)先設(shè)置值為-55℃。如果計(jì)數(shù)器在脈沖結(jié)束之前達(dá)到0，則溫度寄存器增加，同時(shí)計(jì)數(shù)器預(yù)置為非線性累加器的值，并重新開始計(jì)數(shù)，如果脈沖周期在計(jì)數(shù)器到0之前還未結(jié)束，則重復(fù)上面的過(guò)程，否則停止計(jì)數(shù)。終溫度寄存器中的值即為被測(cè)溫度值。

DS1624的溫度值以0.03125℃為單位表示，1624 內(nèi)部的溫度寄存器為13位（2個(gè)字節(jié)）的寄存器，該寄存器可以通過(guò)IIC總線串行讀出，高位在前。該13寄存器的內(nèi)容即為補(bǔ)碼表示的溫度值，位置符號(hào)位，符號(hào)位?quot;1"表示溫度值為負(fù)，為"0"表示溫度值為正。將該13位數(shù)據(jù)的真值乘以0.03125，即為被測(cè)溫度值。例如：

表示被測(cè)溫度為：+802*0.03125=25.0625℃

DS1624的工作方式

DS1624可以在兩種方式下工作，連續(xù)轉(zhuǎn)換方式和轉(zhuǎn)換方式，通過(guò)配置寄存器的來(lái)控制使用哪種工作模式。

DONE 為轉(zhuǎn)換完成位，溫度轉(zhuǎn)換完成時(shí)候?yàn)?，正在轉(zhuǎn)換時(shí)為0，1SHOT為模式位，該位為1時(shí)，每次收到開始轉(zhuǎn)換命令執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換，為0時(shí)，執(zhí)行連續(xù)溫度轉(zhuǎn)換，該位為非易失性的。

DS1624在嵌入一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，需要有MCU對(duì)其發(fā)出控制命令，如讀寫狀態(tài)寄存器，讀溫度寄存器，開始溫度轉(zhuǎn)換等命令，MCU對(duì)DS1624的控制是通過(guò)I2C總線接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的，寫入和讀出完全遵循I2C總線的協(xié)議。

DS1624的命令集包含下面5個(gè)，比相同系列的DS1621更加方便，簡(jiǎn)捷。

（1）開始溫度轉(zhuǎn)換[EEH]

該命令啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，無(wú)需讀數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)換模式下，該命令啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，DS1624完成轉(zhuǎn)換之后保持空閑，在連續(xù)轉(zhuǎn)換方式下，該命令啟動(dòng)DS1624進(jìn)行連續(xù)的溫度轉(zhuǎn)換。

（2）溫度轉(zhuǎn)換結(jié)束命令[22H]

該命令停止溫度轉(zhuǎn)換，無(wú)需更多數(shù)據(jù)，在連續(xù)運(yùn)行方式下，該命令停止DS1624的溫度轉(zhuǎn)換，并且保持空閑，直到DS1624得到新的溫度轉(zhuǎn)換開始命令。

（3）讀溫度命令[AAH]

該命令讀出近溫度轉(zhuǎn)換的結(jié)果，隨后DS1624將兩個(gè)字節(jié)補(bǔ)碼表示的溫度值送出。為符號(hào)位，三位不用。

（4）訪問配置寄存器[ACH]

若R/W=0，該命令寫入配置寄存器之后，MCU送出一個(gè)字節(jié)，用以確定DS1624的工作方式；若R/W=1，DS6124送出當(dāng)前狀態(tài)用來(lái)通知MCU轉(zhuǎn)換是否完成。

（5）訪問存儲(chǔ)器[17H]

該命令用來(lái)訪問DS1624內(nèi)部集成的256B的E2存儲(chǔ)器，下一字節(jié)數(shù)據(jù)為被訪問的存儲(chǔ)器的地址，即可進(jìn)行E2存儲(chǔ)器的讀寫操作，讀寫時(shí)和其他的I2C協(xié)議的E2存儲(chǔ)器相同。讀者可參考其它的資料。

DS1624 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換、訪問配置寄存器、讀取溫度值的流程圖見圖2。

典型應(yīng)用

DS1624的典型應(yīng)用圖，見圖3，其中LED顯示和溫度報(bào)警電路讀者可以自行設(shè)計(jì)。DS1624沒有專門的溫度控制功能，用戶可以將溫度控制信息，如溫度上限，溫度下限保存在E2存儲(chǔ)器中。工作時(shí)可將DS1624設(shè)為連續(xù)工作方式，MCU不停讀取溫度值，送顯示裝置顯示，并可將溫度值和E2存儲(chǔ)器中的溫度控制參數(shù)比較，用以驅(qū)動(dòng)報(bào)警、加熱或其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。還可以將PID等參數(shù)存于E2存儲(chǔ)器中，通過(guò)先進(jìn)的算法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

注意事項(xiàng)

DS1624在使用的時(shí)候，應(yīng)注意幾點(diǎn)問題

1、寫E2PROM需要10ms的時(shí)間，所以在每寄存器寫操作后都需要等待10ms再進(jìn)行下寫操作。 2、由于SDA、SCL均為漏極開路I/O因此一定要有上拉電阻。

3、在數(shù)據(jù)傳輸和寫命令字的時(shí)候，一定遵循I2C總線的協(xié)議，在由寫操作到讀操作轉(zhuǎn)換的時(shí)候，應(yīng)該重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，然后發(fā)送地址和讀寫位。

4、在構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)時(shí)，一片單片機(jī)多可以連接8片DS1624，并可采用求平均值的方法提高測(cè)量。此時(shí)應(yīng)將地址A2、A1、A0作不同的調(diào)整。