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基于單片機和溫度傳感器實現數字溫度計的設計

電子設計 ? 來源:鄂州大學學報 ? 作者:夏曉玲 ? 2021-01-11 09:39 ? 次閱讀

1DS1620芯片介紹

DS1620是一片8引腳的片內建有溫度測量并轉換為數字值的集成電路,他集溫度傳感、溫度數據轉換與傳輸、溫度控制等功能于一體。測溫范圍:-55~+125℃,精度為0.5℃。該芯片非常容易與單片機連接,實現溫度的測控應用,單獨做溫度控制器使用時,可不用外加其他輔助元件。

引腳功能及排列如圖1所示。

基于單片機和溫度傳感器實現數字溫度計的設計

其中:RST,CLK/CONV及DQ為三線串行通信線;DQ為數據輸入輸出端。當RST保持高電平,對應CLK/CONV時鐘脈沖的上升沿處,DQ可按位輸入各種控制指令及數據,在CLK/CONV時鐘脈沖的下降沿處開始按位輸出9 B溫度值,分2個字節輸出,最低位(LSB)在最先輸出,先輸出的1個字節(8 B)除以2就是攝氏溫度值,后輸出的1個字節(僅1 B)為溫度的符號位,是0為正,是1為負。RST為低電平時結束通信,CLK/CONV保持低電平,DQ呈現高阻態,但芯片內部在進行溫度的測量與數字轉換(即溫度值的更新),這需要大約1 s的時間。

引腳THIGH為高溫臨界觸發輸出端,當所測溫度高于高溫臨界寄存器中設定的溫度TH時,該引腳由低電平變為高電平,而溫度低于TH時又回到低電平;TLOW為低溫臨界觸發輸出端,其電平變化與THIGH類似;TCOM為高/低溫臨界組合觸發輸出端;他們都可作為溫度調節器的輸出端,直接控制加熱或冷卻設備。

DS1620內部有一個工作方式寄存器,如表1所示。

其中:DONE為溫度數據轉換位,為0時表示正,在轉換過程中,為1表示已轉換完畢;THF:高溫標志位,當溫度高于或等于高溫臨界寄存器中的設定值TH時,硬件對該位置位,但硬件不能對該位清零;TLF:低溫標志位,當溫度低于或等于設定值TL時,硬件對該位置位,同樣,硬件不能對該位清零;CPU:CPU使用位,通過軟件對該位清零時,若RST為低電平,則可由CLK/CONV控制溫度數據的轉換,通過軟件對該特定溫度轉換位,若通過軟件對該位置1,則DS1620進行該時刻的溫度轉換,并等待讀取,若該位被置0,則DS1620將不停地進行溫度轉換。

DS1620的工作狀態都是由外部輸入的指令來控制的,具體的指令如下:

AAH讀取轉換好的溫度數據;從指令輸入后的第9個時鐘(亦稱移位)脈沖開始,將輸出溫度寄存器中的數據。

01H給高溫臨界寄存器寫入TH數據。

02H給低溫臨界寄存器寫入TL數據。

A1H讀高溫臨界寄存器中的TH數據。

A2H讀低溫臨界寄存器中的TL數據。

EEH開始轉換溫度數據。

22H停止轉換溫度數據。

0CH寫工作方式寄存器。

ACH寫工作方式寄存器。

2電路設計

如圖2所示,單片機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通過驅動三極管接到共陽數碼管的COM端,3個按鍵在P3.7的配合下提供功能擴展。

3程序設計

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用,其中讀、寫DS1620模塊模塊為子程序,完成1個字節的溫度值或指令的讀寫;按鍵服務模塊主要完成對高/低溫臨界寄存器中TH、TL值的改寫。

下面給出寫/讀DS1620、配置DS1620、開始轉換、讀取溫度等5個子程序的匯編語言程序,其余模塊及程序不再贅述。

4結語

所設計的數字溫度計測量精度高、工作可靠、體積小、成本低,可擴展為溫度調節器。不足之處是由于DS1620測溫的遲滯性,不宜做即時溫度測量。

責任編輯:gt

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