摘要：介紹兩線數(shù)字溫度傳感器／實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1629的特點(diǎn)、工作原理、應(yīng)用中的接口設(shè)計(jì)和應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：DS1629；兩線總線；溫度測(cè)量；單片機(jī)；接口設(shè)計(jì)

1DS1629的結(jié)構(gòu)特性

DS1629是專門為了方便溫度的數(shù)字化測(cè)量而設(shè)計(jì)的一種芯片，溫度的測(cè)量精度為±2．0℃（典型值）。

DS1629由6個(gè)部分組成：數(shù)字溫度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、兩線串行接口、數(shù)據(jù)寄存器、溫度和時(shí)鐘報(bào)警比較器及時(shí)鐘分頻器和緩沖器。由制造商標(biāo)定的溫度傳感器無需外部器件。芯片一上電就開始進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。主機(jī)（通常為單片機(jī)）可以周期性地讀取溫度寄存器中最新轉(zhuǎn)換的溫度值；由于轉(zhuǎn)換是在“后臺(tái)”進(jìn)行的，讀數(shù)據(jù)并不影響轉(zhuǎn)換的過程。二進(jìn)制數(shù)據(jù)的讀／寫通過兩線總線進(jìn)行，高位在前，每個(gè)寄存器的訪問都采用8位的命令協(xié)議。芯片的引腳分布圖如圖1所示，引腳的功能為：SDA：串行口數(shù)據(jù)I／O端；SCL：串行口時(shí)鐘I／O端；ALRM：報(bào)警輸出；GND：接地端；X2：

32．768kHz反饋輸出；X1：32．768kHz晶振輸入；OSC：振蕩器輸出；VDD：2．2V～5．5V電源。

2DS1629的工作原理

在DS1629中，溫度測(cè)量采用的是片上的溫度測(cè)量技術(shù)，測(cè)量范圍為－55℃到＋125℃，芯片可以通過編程配置為轉(zhuǎn)換一次即保存轉(zhuǎn)換結(jié)果，然后轉(zhuǎn)到待命狀態(tài)；也可以配置成連接轉(zhuǎn)換的工作模式。

2．1實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷功能

DS1629的實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷數(shù)據(jù)是通過兩線的命令協(xié)議C0h來訪問的。如果兩線控制字的讀／寫控制位置為0，主機(jī)（單片機(jī)）就設(shè)置時(shí)鐘（把數(shù)據(jù)寫入時(shí)鐘寄存器），反之則從時(shí)鐘寄存器讀取當(dāng)前的時(shí)間值。

2．2報(bào)警功能

當(dāng)DS1629的溫度達(dá)到或超過存儲(chǔ)在溫度觸發(fā)寄存器TH中的上限時(shí)，溫度報(bào)警標(biāo)志TAF就變?yōu)橛行У母唠娖讲⒁恢北３值綔囟认陆档綔囟认孪藜拇嫫鱐L中的值。

當(dāng)時(shí)鐘寄存器中的數(shù)值與時(shí)鐘報(bào)警寄存器中的數(shù)值—致時(shí)，時(shí)鐘報(bào)警標(biāo)志CAF有效并一直保持到總線上的主機(jī)（單片機(jī)）通過C0h命令或C7h命令對(duì)時(shí)鐘寄存器或時(shí)鐘報(bào)警寄存器進(jìn)行讀／寫操作時(shí)為止。

2．3SRAM的操作

DS1629中32個(gè)字節(jié)的SRAM是為用戶設(shè)計(jì)的，其地址范圍為00h～1Fh，可以通過兩線協(xié)議17h對(duì)其進(jìn)行讀／寫操作，讀／寫操作可以是單字節(jié)模式或頁模式。

2．4配置／狀態(tài)寄存器的操作

對(duì)配置／狀態(tài)寄存器的訪問是通過ACh命令來實(shí)現(xiàn)的，數(shù)據(jù)的讀寫總是高位（MSb）在前，低位（LSb）在后，對(duì)高位字節(jié)（MSB）可以進(jìn)行讀／寫操作，對(duì)低位字節(jié)（LSB）則只能進(jìn)行讀操作，其格式如表1所示，各位的具體含義如下：

（1）溫度轉(zhuǎn)換模式位ISH。該位為1時(shí)，芯片在收到開始轉(zhuǎn)換命令后進(jìn)行轉(zhuǎn)換；該位為0時(shí)則芯片連續(xù)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換并把最后一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果保存在溫度寄存器中。其默認(rèn)值是0。（2）報(bào)警信號(hào)控制位POL。（3）上電轉(zhuǎn)換狀態(tài)位CNV（默認(rèn)值是0）。該位與ISH的不同組合確定具體的工作模式。當(dāng)CNV和ISH為00時(shí)，芯片一上電就連續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；為01時(shí)芯片在上電后自動(dòng)進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，隨后的轉(zhuǎn)換是由溫度轉(zhuǎn)換命令啟動(dòng)的；為10時(shí)芯片在上電后進(jìn)入待命狀態(tài)，一旦有開始轉(zhuǎn)換命令就連續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；為11時(shí)芯片上電后進(jìn)入待命狀態(tài)，一有命令就啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換并保存結(jié)果。（4）報(bào)警模式控制位A1和A0（默認(rèn)值為00）。（5）振蕩器輸出設(shè)定位OS1和OS0（默認(rèn)值為11）。（6）時(shí)鐘報(bào)警標(biāo)志位CAF。（7）溫度報(bào)警標(biāo)志位TAF。（8）時(shí)鐘報(bào)警鎖存位CAL。

2．5兩線串行數(shù)據(jù)總線

DS1629支持兩線總線和雙向數(shù)據(jù)協(xié)議。通過漏極開路輸出的I／O線SDA和SCL連接到總線上，在總線上屬于從機(jī)。

根據(jù)讀寫控制位的不同數(shù)值，兩線總線有兩種不同的數(shù)據(jù)傳輸類型：（1）數(shù)據(jù)從主機(jī)（單片機(jī)）發(fā)送器傳送到從機(jī)接收器，主機(jī)（單片機(jī)）傳送的第一個(gè)字節(jié)是從機(jī)的地址，隨后是若干字節(jié)的數(shù)據(jù)，從機(jī)每收到—個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)就返回一個(gè)確認(rèn)位。（2）數(shù)據(jù)由從機(jī)發(fā)送器傳送到主機(jī)（單片機(jī)）接收器，第一字節(jié)（從機(jī)地址）由主機(jī)（單片機(jī)）發(fā)送，從機(jī)返回—個(gè)確認(rèn)位，隨后若干字節(jié)的數(shù)據(jù)由從機(jī)發(fā)送給主機(jī)（單片機(jī)）。除了最后—個(gè)字節(jié)外，主機(jī)（單片機(jī)）在收到所有的數(shù)據(jù)后需返回—個(gè)確認(rèn)位。在收到最后—個(gè)字節(jié)時(shí)，主機(jī)（單片機(jī)）返回一個(gè)“非確認(rèn)（高電平）”信號(hào)。

主機(jī)（單片機(jī)）產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào)及起始和結(jié)束信號(hào)，一次數(shù)據(jù)傳送以結(jié)束信號(hào)或重復(fù)的開始信號(hào)為結(jié)束。因?yàn)橹貜?fù)的開始信號(hào)也是下一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始，所以總線不會(huì)被釋放。

DS1629有如下兩種操作模式：（1）從機(jī)接收模式。串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘分別通過SDA和SCL接收，每接收—個(gè)字節(jié)就返回—個(gè)確認(rèn)位，只有在數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始和最后才識(shí)別開始和結(jié)束信號(hào)。在從機(jī)的地址和方向位（即讀／寫控制位）收到以后，地址的識(shí)別由硬件來完成。（2）從機(jī)發(fā)送模式。這—模式下第一字節(jié)的接收和處理與接收模式相同。但在這—模式下傳輸方向位將表示傳輸方向被反向，串行數(shù)據(jù)由DS1629通過SDA送出，而時(shí)鐘信號(hào)則通過SCL輸入。

2．6從機(jī)地址

控制字是主機(jī)（單片機(jī)）發(fā)出的開始信號(hào)后的第一個(gè)字節(jié)，它由高4位控制碼、3位地址碼和讀／寫控制位組成。對(duì)DS1629而言，控制碼為二進(jìn)制數(shù)1001。隨后的3位（A2、A1、A0）是設(shè)備的選擇位，由硬件設(shè)為高電平?？刂谱值淖畹臀唬ㄗx／寫位）確定操作的具體類型，該位為1時(shí)讀操作，反之則為寫操作。

2．7控制字

DS1629的控制字有（1）配置寄存器指令ACh。若讀／寫位為0，該指令寫入配置寄存器。該指令送出后，隨后的數(shù)據(jù)字節(jié)被寫入控制寄存器；若讀／寫位為1，隨后讀出的是存儲(chǔ)在配置寄存器中的數(shù)據(jù)。（2）溫度開始轉(zhuǎn)換命令EEh。（3）溫度結(jié)束轉(zhuǎn)換命令22h。（4）讀溫度結(jié)果命令A(yù)Ah。（5）訪問時(shí)鐘指令C0h。（6）訪問時(shí)鐘報(bào)警指令C7h。（7）訪問溫度上限TH指令A(yù)1h。（8）訪問溫度下限TL指令A(yù)2h。（9）訪問存儲(chǔ)器指令17h。[!--empirenews.page--]

從前面的介紹可以看出，由于DS1629芯片的地址固定為“111”，所以在兩線總線上只能有一片DS1629，而且對(duì)只能作從機(jī)的DS1629而言，不管是發(fā)送還是接收數(shù)據(jù)，首先要由主機(jī)送出一位低電平的開始信號(hào)，隨后是主機(jī)送出的與DS1629芯片通信的控制字10011110（二進(jìn)制），接著是具體的諸如啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換命令EEh、訪問存儲(chǔ)器命令17h等控制字，隨后才是要傳送的實(shí)際數(shù)據(jù)，最后是由主機(jī)送出的高電平的停止位，讀／寫操作則是由控制字中的讀／寫控制位確定的。DS1629每發(fā)送或者接收一個(gè)字節(jié)的命令或數(shù)據(jù)，都自動(dòng)產(chǎn)生一位低電平的確認(rèn)信號(hào)。

3DS1629與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

假定51單片機(jī)的P1．0接SDA，P1．1接SCL，設(shè)定DS1629的工作模式為單次轉(zhuǎn)換模式，禁止時(shí)鐘輸出，對(duì)溫度及時(shí)鐘均為高電平報(bào)警，則相應(yīng)的程序段如下：

4結(jié)束語

DS1629給基于單片機(jī)的數(shù)字化溫度的測(cè)量與控制帶來了極大的方便，使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。但在使用時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面：

（1）由于DS1629對(duì)時(shí)序及電特性參數(shù)要求較高，應(yīng)嚴(yán)格按照DS1629的時(shí)序要求去操作。

（2）測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽雙絞線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。

（3）數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛴煽刂谱种械淖x／寫位確定。

（4）在一對(duì)兩線總線上只能接一片DS1629；若需要使用多片，每片都需占單片機(jī)兩根I／O線。每一對(duì)I／O線上除了接DS1629外，還可以接其他I2C器件。