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，精度为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精度。DS1621可工作在最低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℃，精度为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为一次模式位，该位为1时每次收到开始转换命令执行一次温度转换，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，一次可控制最多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，……，最后为串口通讯结束条件，完成一次数据通讯。

DS1621的命令集包含下述8个命令字：

●读温度命令[AAh]

该命令读出最近一次温度转换的结果。DS1621将送出两字节数据：第一字节为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，其中最高位为温度符号位(0为高于0℃，1为低于0℃)，第二字节最高位为精度位(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。在一次工作方式下，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，精度为0.5℃)，还可配合命令A8h、A9h，通过软件计算得到更高的温度精度，计算公式为：

T=T R－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精度。