由單片機(jī)和多片DS1820組成的多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)

1 概述

DS1820 是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，而且每片DS1820都有唯一的產(chǎn)品號(hào)并可存入其ROM中，以使在構(gòu)成大型溫度測(cè)控系統(tǒng)時(shí)在單線上掛任意多個(gè) DS1820芯片。從DS1820讀出或?qū)懭隓S1820信息僅需要一根口線，共讀寫(xiě)及溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的 DS1820供電，而無(wú)需額處電源。DS1820能提供九位溫度讀數(shù)，它無(wú)需任何外圍硬件即可方便地構(gòu)成溫度檢測(cè)系統(tǒng)。

2 DS1820的工作原理

DS1820采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝，管腳排列如圖1所示。圖中GND為地，I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線），該腳為漏極開(kāi)路輸出，常態(tài)下呈高電平。VDD是外部+5V電源端，不用時(shí)應(yīng)接地。NC為空腳。

圖2所示為DS1820的內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含便箋式RAM），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL解發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器等七部分。

2.1 寄生電源

寄生電源由二極管VD1、VD2和寄生電容C組成。電源檢測(cè)電路用于判定供電方式。寄生電源供電時(shí)，VDD端接地，器件從單線總線上獲取電源。在 I/O線呈低電平時(shí)，改由C上的電壓Vc繼續(xù)向器件供電。該寄生電源有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，檢測(cè)遠(yuǎn)程溫度時(shí)無(wú)需本地電源；第二，缺少正常電源時(shí)也能讀ROM。若采用外部電源VDD，則通過(guò)VD2向器件供電。

2.2 溫度測(cè)量原理

DS1820 測(cè)量溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)量技術(shù)。其測(cè)量電路框圖如圖3所示。DS1820內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)f0，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)f。當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)，DS1820對(duì)f0計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門(mén)開(kāi)通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對(duì)頻率的非線性予以被償。測(cè)量結(jié)果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應(yīng)為9位（符號(hào)點(diǎn)1位），但因符號(hào)位擴(kuò)展成高8位，故以16位被碼形式讀出，表1給出了溫度和數(shù)字量的關(guān)系。