基于單片機(jī)和溫度傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)

1DS1620芯片介紹

DS1620是一片8引腳的片內(nèi)建有溫度測(cè)量并轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的集成電路，他集溫度傳感、溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸、溫度控制等功能于一體。測(cè)溫范圍：－55～＋125℃，精度為0．5℃。該芯片非常容易與單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)控應(yīng)用，單獨(dú)做溫度控制器使用時(shí)，可不用外加其他輔助元件。

引腳功能及排列如圖1所示。

其中：RST，CLK／CONV及DQ為三線串行通信線；DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出端。當(dāng)RST保持高電平，對(duì)應(yīng)CLK／CONV時(shí)鐘脈沖的上升沿處，DQ可按位輸入各種控制指令及數(shù)據(jù)，在CLK／CONV時(shí)鐘脈沖的下降沿處開(kāi)始按位輸出9 B溫度值，分2個(gè)字節(jié)輸出，最低位（LSB）在最先輸出，先輸出的1個(gè)字節(jié)（8 B）除以2就是攝氏溫度值，后輸出的1個(gè)字節(jié)（僅1 B）為溫度的符號(hào)位，是0為正，是1為負(fù)。RST為低電平時(shí)結(jié)束通信，CLK／CONV保持低電平，DQ呈現(xiàn)高阻態(tài)，但芯片內(nèi)部在進(jìn)行溫度的測(cè)量與數(shù)字轉(zhuǎn)換（即溫度值的更新），這需要大約1 s的時(shí)間。

引腳THIGH為高溫臨界觸發(fā)輸出端，當(dāng)所測(cè)溫度高于高溫臨界寄存器中設(shè)定的溫度TH時(shí)，該引腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，而溫度低于TH時(shí)又回到低電平；TLOW為低溫臨界觸發(fā)輸出端，其電平變化與THIGH類(lèi)似；TCOM為高／低溫臨界組合觸發(fā)輸出端；他們都可作為溫度調(diào)節(jié)器的輸出端，直接控制加熱或冷卻設(shè)備。

DS1620內(nèi)部有一個(gè)工作方式寄存器，如表1所示。

其中：DONE為溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換位，為0時(shí)表示正，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，為1表示已轉(zhuǎn)換完畢；THF：高溫標(biāo)志位，當(dāng)溫度高于或等于高溫臨界寄存器中的設(shè)定值TH時(shí)，硬件對(duì)該位置位，但硬件不能對(duì)該位清零；TLF：低溫標(biāo)志位，當(dāng)溫度低于或等于設(shè)定值TL時(shí)，硬件對(duì)該位置位，同樣，硬件不能對(duì)該位清零；CPU：CPU使用位，通過(guò)軟件對(duì)該位清零時(shí)，若RST為低電平，則可由CLK／CONV控制溫度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，通過(guò)軟件對(duì)該特定溫度轉(zhuǎn)換位，若通過(guò)軟件對(duì)該位置1，則DS1620進(jìn)行該時(shí)刻的溫度轉(zhuǎn)換，并等待讀取，若該位被置0，則DS1620將不停地進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。

DS1620的工作狀態(tài)都是由外部輸入的指令來(lái)控制的，具體的指令如下：

AAH讀取轉(zhuǎn)換好的溫度數(shù)據(jù)；從指令輸入后的第9個(gè)時(shí)鐘（亦稱(chēng)移位）脈沖開(kāi)始，將輸出溫度寄存器中的數(shù)據(jù)。

01H給高溫臨界寄存器寫(xiě)入TH數(shù)據(jù)。

02H給低溫臨界寄存器寫(xiě)入TL數(shù)據(jù)。

A1H讀高溫臨界寄存器中的TH數(shù)據(jù)。

A2H讀低溫臨界寄存器中的TL數(shù)據(jù)。

EEH開(kāi)始轉(zhuǎn)換溫度數(shù)據(jù)。

22H停止轉(zhuǎn)換溫度數(shù)據(jù)。

0CH寫(xiě)工作方式寄存器。

ACH寫(xiě)工作方式寄存器。

2電路設(shè)計(jì)

如圖2所示，單片機(jī)P3．3～P3．5與DS1620按三線通信方式相連，P1口輸出七段碼，P3．0～P3．2通過(guò)驅(qū)動(dòng)三極管接到共陽(yáng)數(shù)碼管的COM端，3個(gè)按鍵在P3．7的配合下提供功能擴(kuò)展。

3程序設(shè)計(jì)

程序的流程圖如圖3所示，各程序模塊均為子程序及嵌套有子程序的調(diào)用，其中讀、寫(xiě)DS1620模塊模塊為子程序，完成1個(gè)字節(jié)的溫度值或指令的讀寫(xiě)；按鍵服務(wù)模塊主要完成對(duì)高／低溫臨界寄存器中TH、TL值的改寫(xiě)。

下面給出寫(xiě)／讀DS1620、配置DS1620、開(kāi)始轉(zhuǎn)換、讀取溫度等5個(gè)子程序的匯編語(yǔ)言程序，其余模塊及程序不再贅述。

4結(jié)語(yǔ)

所設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)測(cè)量精度高、工作可靠、體積小、成本低，可擴(kuò)展為溫度調(diào)節(jié)器。不足之處是由于DS1620測(cè)溫的遲滯性，不宜做即時(shí)溫度測(cè)量。

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