基于芯片实现高精度数字温度计测量系统的设计

1、DS1620芯片介绍

DS1620是一片8引脚的片内建有温度测量并转换为数字值的集成电路，他集温度传感、温度数据转换与传输、温度控制等功能于一体。测温范围：－55～＋125℃，精度为0．5℃。该芯片非常容易与单片机连接，实现温度的测控应用，单独做温度控制器使用时，可不用外加其他辅助元件。

引脚功能及排列如图1所示。

其中：RST，CLK／CONV及DQ为三线串行通信线；DQ为数据输入输出端。当RST保持高电平，对应CLK／CONV时钟脉冲的上升沿处，DQ可按位输入各种控制指令及数据，在CLK／CONV时钟脉冲的下降沿处开始按位输出9 B温度值，分2个字节输出，最低位（LSB）在最先输出，先输出的1个字节（8 B）除以2就是摄氏温度值，后输出的1个字节（仅1 B）为温度的符号位，是0为正，是1为负。RST为低电平时结束通信，CLK／CONV保持低电平，DQ呈现高阻态，但芯片内部在进行温度的测量与数字转换（即温度值的更新），这需要大约1 s的时间。

引脚THIGH为高温临界触发输出端，当所测温度高于高温临界寄存器中设定的温度TH时，该引脚由低电平变为高电平，而温度低于TH时又回到低电平；TLOW为低温临界触发输出端，其电平变化与THIGH类似；TCOM为高／低温临界组合触发输出端；他们都可作为温度调节器的输出端，直接控制加热或冷却设备。

DS1620内部有一个工作方式寄存器，如表1所示。

其中：DONE为温度数据转换位，为0时表示正，在转换过程中，为1表示已转换完毕；THF：高温标志位，当温度高于或等于高温临界寄存器中的设定值TH时，硬件对该位置位，但硬件不能对该位清零；TLF：低温标志位，当温度低于或等于设定值TL时，硬件对该位置位，同样，硬件不能对该位清零；CPU：CPU使用位，通过软件对该位清零时，若RST为低电平，则可由CLK／CONV控制温度数据的转换，通过软件对该特定温度转换位，若通过软件对该位置1，则DS1620进行该时刻的温度转换，并等待读取，若该位被置0，则DS1620将不停地进行温度转换。

DS1620的工作状态都是由外部输入的指令来控制的，具体的指令如下：

AAH　读取转换好的温度数据；从指令输入后的第9个时钟（亦称移位）脉冲开始，将输出温度寄存器中的数据。

01H　给高温临界寄存器写入TH数据。

02H　给低温临界寄存器写入TL数据。

A1H　读高温临界寄存器中的TH数据。

A2H　读低温临界寄存器中的TL数据。

EEH　开始转换温度数据。

22H　停止转换温度数据。

0CH　写工作方式寄存器。

ACH　写工作方式寄存器。

2、电路设计

如图2所示，单片机P3．3～P3．5与DS1620按三线通信方式相连，P1口输出七段码，P3．0～P3．2通过驱动三极管接到共阳数码管的COM端，3个按键在P3．7的配合下提供功能扩展。

3、程序设计

程序的流程图如图3所示，各程序模块均为子程序及嵌套有子程序的调用，其中读、写DS1620模块模块为子程序，完成1个字节的温度值或指令的读写；按键服务模块主要完成对高／低温临界寄存器中TH、TL值的改写。

下面给出写／读DS1620、配置DS1620、开始转换、读取温度等5个子程序的汇编语言程序，其余模块及程序不再赘述。

4、结　语

所设计的数字温度计测量精度高、工作可靠、体积小、成本低，可扩展为温度调节器。不足之处是由于DS1620测温的迟滞性，不宜做即时温度测量。