帶有存儲(chǔ)器功能的數(shù)字溫度計(jì)

1.DS1624基本原理

DS1624是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的集成了測(cè)量系統(tǒng)和存儲(chǔ)器于一體的芯片。數(shù)字接口電路簡(jiǎn)單，與I2C總線兼容，且可以使用一片控制器控制多達(dá)8片的DS1624。其數(shù)字溫度輸出達(dá)13位，精度為0.03125℃。DS1624可工作在最低2.7V電壓下，適用于低功耗應(yīng)用系統(tǒng)。

(1).DS1624基本特性

⊕.無(wú)需外圍元件即可測(cè)量溫度

⊕.測(cè)量范圍為-55℃～+125℃，精度為0.03125℃

⊕.測(cè)量溫度的結(jié)果以13位數(shù)字量(兩字節(jié)傳輸)給出

⊕.測(cè)量溫度的典型轉(zhuǎn)換時(shí)間為1秒

⊕.集成了256字節(jié)的E2PROM非易性存儲(chǔ)器

⊕.數(shù)據(jù)的讀出和寫(xiě)入通過(guò)一個(gè)2-線(I2C)串行接口完成

⊕.采用8腳DIP或SOIC封裝，如圖2.34.1

圖2.34.1

(2).引腳描述及功能方框圖

其引腳描述如表1所示：

DS1624的功能結(jié)構(gòu)圖如圖4.34.2所示：

圖4.34.2

(3).DS1624工作原理

溫度測(cè)量

圖4.34.3是溫度測(cè)量的原理結(jié)構(gòu)圖

圖4.34.3　溫度測(cè)量的原理結(jié)構(gòu)圖

DS1624在測(cè)量溫度時(shí)使用了獨(dú)有的在線溫度測(cè)量技術(shù)。它通過(guò)在一個(gè)由對(duì)溫度高度敏感的振蕩器決定的計(jì)數(shù)周期內(nèi)對(duì)溫度低敏感的振蕩器時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)值的計(jì)算來(lái)測(cè)量溫度。DS1624在計(jì)數(shù)器中預(yù)置了一個(gè)初值,它相當(dāng)于-55℃。如果計(jì)數(shù)周期結(jié)束之前計(jì)數(shù)器達(dá)到0，已預(yù)置了此初值的溫度寄存器中的數(shù)字就會(huì)增加，從而表明溫度高于-55℃。

與此同時(shí)，計(jì)數(shù)器斜坡累加電路被重新預(yù)置一個(gè)值，然后計(jì)數(shù)器重新對(duì)時(shí)鐘計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值為0。

通過(guò)改變?cè)黾拥拿?℃內(nèi)的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，斜坡累加電路可以補(bǔ)償振蕩器的非線性誤差，以提高精度，任意溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一斜坡累加電路的值對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)次數(shù)須為已知。

DS1624通過(guò)這些計(jì)算可以得到0.03125℃的精度，溫度輸出為13位，在發(fā)出讀溫度值請(qǐng)求后還會(huì)輸出兩位補(bǔ)償值。表2給出了所測(cè)的溫度和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。這些數(shù)據(jù)可通過(guò)2線制串行口連續(xù)輸出，MSB在前，LSB在后。

表2　溫度與輸出數(shù)據(jù)關(guān)系表

由于數(shù)據(jù)在總線上傳輸時(shí)MSB在前，所以DS1624讀出的數(shù)據(jù)可以是一個(gè)字節(jié)(分辨率為1℃)，也可以是兩個(gè)字節(jié)，第二個(gè)字節(jié)包含的最低位為0.03125℃。

表2是13位溫度寄存器中存儲(chǔ)溫度值的數(shù)據(jù)格式

高八位字節(jié)　 低八位字節(jié)

存儲(chǔ)器的讀操作

在這種模式下，主器件可以從DS1624的EEPROM中讀取數(shù)據(jù)。主器件在發(fā)送開(kāi)始信號(hào)之后，主器件首先發(fā)送寫(xiě)控制字節(jié)1001A2A1A00，主器件接收到DS1624應(yīng)答之后，發(fā)送訪問(wèn)存儲(chǔ)器的指令(17H)，收到DS1624的應(yīng)答之后，接著發(fā)送字地址將被被寫(xiě)入到DS1624的地址指針。這時(shí)DS1624發(fā)送應(yīng)答信號(hào)之后，主器件并沒(méi)有發(fā)送停止信號(hào)，而是重新發(fā)送START開(kāi)始信號(hào)，接著又發(fā)送讀控制字節(jié)1001A2A1A01，主器件接收到DS1624應(yīng)答之后，開(kāi)始接收DS1624送出來(lái)的數(shù)據(jù)，主器件每接收完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)之后，都要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)給DS1624，直到主器件發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)或停止條件來(lái)結(jié)束DS1624的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程。

DS1624的指令集

數(shù)據(jù)和控制信息的寫(xiě)入讀出是以表5和表6所示的方式進(jìn)行的。在寫(xiě)入信息時(shí)，主器件輸出從器件(即DS1624)的地址，同時(shí)R/W位置0。接收到響應(yīng)位后，總線上的主器件發(fā)出一個(gè)命令地址，DS1624接收此地址后，產(chǎn)生響應(yīng)位，主器件就向它發(fā)送數(shù)據(jù)。如果要對(duì)它進(jìn)行讀操作，主器件除了發(fā)出命令地址外，還要產(chǎn)生一個(gè)重復(fù)的啟動(dòng)條件和命令字節(jié)，此時(shí)R/W位為1，讀操作開(kāi)始。下面對(duì)它們的命令進(jìn)行說(shuō)明。

訪問(wèn)存儲(chǔ)器指令[17H]：該指令是對(duì)DS1624的EEPROM進(jìn)行訪問(wèn)，發(fā)送該指令之后，下一個(gè)字節(jié)就是被訪問(wèn)存儲(chǔ)器的字地址數(shù)據(jù)。

訪問(wèn)設(shè)置寄存器指令[ACH]：如果R/W位置0，將寫(xiě)入數(shù)據(jù)到設(shè)置寄存器。發(fā)出請(qǐng)求后，接下來(lái)的一個(gè)字節(jié)被寫(xiě)入。 如果R/W位置1，將讀出存在寄存器中的值。

讀溫度值指令[AAH]：即讀出最后一個(gè)測(cè)溫結(jié)果。DS1624產(chǎn)生兩個(gè)字節(jié)，即為寄存器內(nèi)的結(jié)果。

開(kāi)始測(cè)溫指令[EEH]：此命令將開(kāi)始一次溫度的測(cè)量，不需再輸入數(shù)據(jù)。在單次測(cè)量模式下，可在進(jìn)行轉(zhuǎn)換的同時(shí)使DS1624保持閑置狀態(tài)。在連續(xù)模式下，將啟動(dòng)連續(xù)測(cè)溫。

停止測(cè)溫指令[22H]：該命令將停止溫度的測(cè)量，不需再輸入數(shù)據(jù)。此命令可用來(lái)停止連續(xù)測(cè)溫模式。發(fā)出請(qǐng)求后，當(dāng)前溫度測(cè)量結(jié)束，然后DS1624保持閑置狀態(tài)。直到下一個(gè)開(kāi)始測(cè)溫的請(qǐng)求發(fā)出才繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。

表5　主機(jī)對(duì)DS1624寫(xiě)操作通信格式