034、帶有存儲(chǔ)器功能的數(shù)字溫度計(jì)－DS1624技術(shù)應(yīng)用

34 帶有存儲(chǔ)器功能的數(shù)字溫度計(jì)DS1624技術(shù)應(yīng)用 1 DS1624基本原理 DS1624是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的集成了測(cè)量系統(tǒng)和存儲(chǔ)器于一體的芯片。數(shù)字接口電路簡(jiǎn)單，與I2C總線(xiàn)兼容，且可以使用一片控制器控制多達(dá)8片的DS1624。其數(shù)字溫度輸出達(dá)13位，精度為0.03125。DS1624可工作在最低2.7V電壓下，適用于低功耗應(yīng)用系統(tǒng)。 （1） DS1624基本特性 無(wú)需外圍元件即可測(cè)量溫度 測(cè)量范圍為55125，精度為0.03125 測(cè)量溫度的結(jié)果以13位數(shù)字量（兩字節(jié)傳輸）給出 測(cè)量溫度的典型轉(zhuǎn)換時(shí)間為1秒 集成了256字節(jié)的E2PROM非易性存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)的讀出和寫(xiě)入通過(guò)一個(gè)2線(xiàn)（I2C）串行接口完成 采用8腳DIP或SOIC封裝，如圖2.34.1 圖2.34.1 （2） 引腳描述及功能方框圖 其引腳描述如表1所示： DS1624的功能結(jié)構(gòu)圖如圖4.34.2所示： 圖4.34.2 （3） DS1624工作原理 溫度測(cè)量 圖4.34.3是溫度測(cè)量的原理結(jié)構(gòu)圖 圖4.34.3溫度測(cè)量的原理結(jié)構(gòu)圖 DS1624在測(cè)量溫度時(shí)使用了獨(dú)有的在線(xiàn)溫度測(cè)量技術(shù)。它通過(guò)在一個(gè)由對(duì)溫度高度敏感的振蕩器決定的計(jì)數(shù)周期內(nèi)對(duì)溫度低敏感的振蕩器時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)值的計(jì)算來(lái)測(cè)量溫度。DS1624在計(jì)數(shù)器中預(yù)置了一個(gè)初值,它相當(dāng)于55。如果計(jì)數(shù)周期結(jié)束之前計(jì)數(shù)器達(dá)到0，已預(yù)置了此初值的溫度寄存器中的數(shù)字就會(huì)增加，從而表明溫度高于55。 與此同時(shí)，計(jì)數(shù)器斜坡累加電路被重新預(yù)置一個(gè)值，然后計(jì)數(shù)器重新對(duì)時(shí)鐘計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值為0。 通過(guò)改變?cè)黾拥拿?內(nèi)的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，斜坡累加電路可以補(bǔ)償振蕩器的非線(xiàn)性誤差，以提高精度，任意溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一斜坡累加電路的值對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)次數(shù)須為已知。 DS1624通過(guò)這些計(jì)算可以得到0.03125的精度，溫度輸出為13位，在發(fā)出讀溫度值請(qǐng)求后還會(huì)輸出兩位補(bǔ)償值。表2給出了所測(cè)的溫度和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。這些數(shù)據(jù)可通過(guò)2線(xiàn)制串行口連續(xù)輸出，MSB在前，LSB在后。 表2溫度與輸出數(shù)據(jù)關(guān)系表 溫度數(shù)字量輸出（二進(jìn)制）數(shù)字量輸出（十六進(jìn)制）1250111，1101，0000，00007D00H25.06250001，1001，0001，00001910H0.50000，0000，1000，00000080H00000，0000，0000，00000000H-0.51111，1111，1000，0000FF80H-25.06251110，0110，1111，0000E6F0H-551100，1001，0000，0000C900H由于數(shù)據(jù)在總線(xiàn)上傳輸時(shí)MSB在前，所以DS1624讀出的數(shù)據(jù)可以是一個(gè)字節(jié)(分辨率為1)，也可以是兩個(gè)字節(jié)，第二個(gè)字節(jié)包含的最低位為0.03125。 表2是13位溫度寄存器中存儲(chǔ)溫度值的數(shù)據(jù)格式 高八位字節(jié)低八位字節(jié) SB14B13B12B11B10B9B8B7B6B5B4B3000表3溫度值的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式 其中 S為符號(hào)位，當(dāng)S0時(shí)，表示當(dāng)前的測(cè)量的溫度為正的溫度；當(dāng)S1時(shí)，表示當(dāng)前的測(cè)量的溫度為負(fù)的溫度。B14B3為當(dāng)前測(cè)量的溫度值。最低三位被設(shè)置為0。 DS1624工作方式 DS1621的工作方式是由片上的配置/狀態(tài)寄存器來(lái)決定的，如表4，該寄存器的定義如下： 表4配置/狀態(tài)寄存器格式 DONE1001011SHOT其中DONE為轉(zhuǎn)換完成位，溫度轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)置1，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)為0；1SHOT為溫度轉(zhuǎn)換模式選擇。1SHOT為1時(shí)為單次轉(zhuǎn)換模式，DS1624在收到啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換命令EEH后進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換。1SHOT為0時(shí)為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，此時(shí)DS1624將連續(xù)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，并將最近一次的結(jié)果保存在溫度寄存器中。該位為非易失性的。 片內(nèi)256字節(jié)存儲(chǔ)器操作 控制器對(duì)DS1624的存儲(chǔ)器編程有兩種模式：一種是字節(jié)編程模式，另一種是頁(yè)編程模式。 在字節(jié)編程模式中，主控制器發(fā)送地址和一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到DS1624。 在主器件發(fā)出開(kāi)始（START）信號(hào)以后，主器件發(fā)送寫(xiě)控制字節(jié)即1001A2A1A00（其中R/W控制位為低電平“0”）。指示從接收器被尋址，DS1624接收后應(yīng)答，再由主器件發(fā)送訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器指令（17H）后，DS1624接收后應(yīng)答，接著由主器件發(fā)送的下一個(gè)字節(jié)字地址將被寫(xiě)入到DS1624的地址指針。主器件接收到來(lái)自DS1624的另一個(gè)確認(rèn)信號(hào)以后，發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，并寫(xiě)入到尋址的存儲(chǔ)地址。DS1624再次發(fā)出確認(rèn)信號(hào)，同時(shí)主器件產(chǎn)生停止條件STOP，啟動(dòng)內(nèi)部寫(xiě)周期。在內(nèi)部寫(xiě)周期DS1624將不產(chǎn)生確認(rèn)信號(hào)。 在頁(yè)編程模式中，如同字節(jié)寫(xiě)方式，先將控制字節(jié)、訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器指令（17H）、字地址發(fā)送到DS1624，接著發(fā)N個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，其中以8個(gè)字節(jié)為一個(gè)頁(yè)面。主器件發(fā)送不多于一個(gè)頁(yè)面字節(jié)的數(shù)據(jù)字節(jié)到DS1624，這些數(shù)據(jù)字節(jié)暫存在片內(nèi)頁(yè)面緩存器中，在主器件發(fā)送停止信號(hào)以后寫(xiě)入到存儲(chǔ)器。接收每一個(gè)字節(jié)以后，低位順序地址指針在內(nèi)部加1。高位順序字地址保持為常數(shù)。如果主器件在產(chǎn)生停止條件以前要發(fā)送多于一頁(yè)字的數(shù)據(jù)，地址計(jì)數(shù)器將會(huì)循環(huán)，并且先接收到的數(shù)據(jù)將被覆蓋。像字節(jié)寫(xiě)操作一樣，一旦停止條件被接收到，則內(nèi)部寫(xiě)周期將開(kāi)始。 存儲(chǔ)器的讀操作 在這種模式下，主器件可以從DS1624的EEPROM中讀取數(shù)據(jù)。主器件在發(fā)送開(kāi)始信號(hào)之后，主器件首先發(fā)送寫(xiě)控制字節(jié)1001A2A1A00，主器件接收到DS1624應(yīng)答之后，發(fā)送訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器的指令（17H），收到DS1624的應(yīng)答之后，接著發(fā)送字地址將被被寫(xiě)入到DS1624的地址指針。這時(shí)DS1624發(fā)送應(yīng)答信號(hào)之后，主器件并沒(méi)有發(fā)送停止信號(hào)，而是重新發(fā)送START開(kāi)始信號(hào)，接著又發(fā)送讀控制字節(jié)1001A2A1A01，主器件接收到DS1624應(yīng)答之后，開(kāi)始接收DS1624送出來(lái)的數(shù)據(jù)，主器件每接收完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)之后，都要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)給DS1624，直到主器件發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)或停止條件來(lái)結(jié)束DS1624的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程。 DS1624的指令集 數(shù)據(jù)和控制信息的寫(xiě)入讀出是以表5和表6所示的方式進(jìn)行的。在寫(xiě)入信息時(shí)，主器件輸出從器件(即DS1624)的地址，同時(shí)R/W位置0。接收到響應(yīng)位后，總線(xiàn)上的主器件發(fā)出一個(gè)命令地址，DS1624接收此地址后，產(chǎn)生響應(yīng)位，主器件就向它發(fā)送數(shù)據(jù)。如果要對(duì)它進(jìn)行讀操作，主器件除了發(fā)出命令地址外，還要產(chǎn)生一個(gè)重復(fù)的啟動(dòng)條件和命令字節(jié)，此時(shí)R/W位為1，讀操作開(kāi)始。下面對(duì)它們的命令進(jìn)行說(shuō)明。 訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器指令17H：該指令是對(duì)DS1624的EEPROM進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，發(fā)送該指令之后，下一個(gè)字節(jié)就是被訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器的字地址數(shù)據(jù)。 訪(fǎng)問(wèn)設(shè)置寄存器指令A(yù)CH：如果R/W位置0，將寫(xiě)入數(shù)據(jù)到設(shè)置寄存器。發(fā)出請(qǐng)求后，接下來(lái)的一個(gè)字節(jié)被寫(xiě)入。 如果R/W位置1，將讀出存在寄存器中的值。 讀溫度值指令A(yù)AH：即讀出最后一個(gè)測(cè)溫結(jié)果。DS1624產(chǎn)生兩個(gè)字節(jié)，即為寄存器內(nèi)的結(jié)果。 開(kāi)始測(cè)溫指令EEH：此命令將開(kāi)始一次溫度的測(cè)量，不需再輸入數(shù)據(jù)。在單次測(cè)量模式下，可在進(jìn)行轉(zhuǎn)換的同時(shí)使DS1624保持閑置狀態(tài)。在連續(xù)模式下，將啟動(dòng)連續(xù)測(cè)溫。 停止測(cè)溫指令22H：該命令將停止溫度的測(cè)量，不需再輸入數(shù)據(jù)。此命令可用來(lái)停止連續(xù)測(cè)溫模式。發(fā)出請(qǐng)求后，當(dāng)前溫度測(cè)量結(jié)束，然后DS1624保持閑置狀態(tài)。直到下一個(gè)開(kāi)始測(cè)溫的請(qǐng)求發(fā)出才繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。 表5主機(jī)對(duì)DS1624寫(xiě)操作通信格式 I2C通信開(kāi)始主器件發(fā)送控制字節(jié)（DS1624地址和寫(xiě)操作）DS1624應(yīng)答主器件發(fā)送訪(fǎng)問(wèn)DS1624的指令DS1624應(yīng)答主器件發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)DS1624應(yīng)答I2C通信停止表6主機(jī)對(duì)DS1624讀操作通信格式 I2C通信開(kāi)始主器件發(fā)送控制字節(jié)（DS1624地址和寫(xiě)操作）DS1624應(yīng)答主器件發(fā)送訪(fǎng)問(wèn)DS1624的指令DS1624應(yīng)答I2C通信開(kāi)始主器件發(fā)送控制字節(jié)（DS1624地址和讀操作）DS1624應(yīng)答數(shù)據(jù)字節(jié)0主機(jī)應(yīng)答數(shù)據(jù)字節(jié)1主機(jī)非應(yīng)答I2C通信停止2 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 用一片DS1624完成本地?cái)?shù)字溫度的測(cè)量，并通過(guò)8位數(shù)碼管顯示出測(cè)量的溫度值。其硬件電路圖如圖4.34.4所示 3 電路原理圖 圖4.34.4 4 系統(tǒng)板上硬件連線(xiàn) （1） 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0P0.7用8芯排線(xiàn)連接到“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的ABCDEFGH端子上。 （2） 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0P2.7用8芯排線(xiàn)連接到“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。 （3） 把DS1624芯片插入到“二線(xiàn)總線(xiàn)模塊”區(qū)域中的8腳集成座上，注意芯片不插反。 （4） 把“二線(xiàn)總線(xiàn)模塊”區(qū)域中的PIN1 PIN2分別用導(dǎo)線(xiàn)連接到“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.6和P1.7端子上。 （5） 把“二線(xiàn)總線(xiàn)模塊”區(qū)域中的PIN4 PIN5PIN6分別用導(dǎo)線(xiàn)連接到“電源模塊”區(qū)域中的GND端子上。 5 程序設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1） 由于DS1624是I2C總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的串行數(shù)據(jù)傳送，它只需要SDA和SCL兩根線(xiàn)完成數(shù)據(jù)的傳送過(guò)程。因此，我們?cè)谶M(jìn)行程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，也得按著I2C協(xié)議來(lái)對(duì)DS1624芯片數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。有關(guān)I2C協(xié)議參看有關(guān)資料，這里不詳述。對(duì)于A(yíng)T89S51單片機(jī)本身沒(méi)有I2C硬件資源，所以必須用軟件來(lái)模擬I2C協(xié)議過(guò)程。 （2） 要從DS1624中讀取溫度值，首先啟動(dòng)DS1624的內(nèi)部溫度A/D開(kāi)始轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)著有相應(yīng)的命令用來(lái)啟動(dòng)開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換，有關(guān)DS1624的指令集參考前面的敘述。一般情況下，DS1624經(jīng)過(guò)一次溫度的變換，需要經(jīng)過(guò)1秒鐘左右的時(shí)間，所以等待1秒鐘后，即可讀取內(nèi)部的溫度值，對(duì)于讀取的溫度值，仍然通過(guò)DS1624的指令集來(lái)完成溫度的讀取。但所有有數(shù)據(jù)的傳送過(guò)程必須遵循I2C協(xié)議。 6 C語(yǔ)言源程序#include #include unsigned char code displaybit=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;unsigned char code displaycode=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71,0 x00;unsigned char code dotcode32=0,3,6,9,12,16,19,22,25,28,31,34,38,41,44,48,50,53,56,59,63,66,69,72,75,78,81,84,88,91,94,97;sbit SDA=P16;sbit SCL=P17;unsigned char displaybuffer8=0,1,2,3,4,5,6,7;unsigned char eepromdata8;unsigned char temperdata2;unsigned char timecount;unsigned char displaycount;bit secondflag=0;unsigned char secondcount=0;unsigned char retn;unsigned int result;unsigned char x;unsigned int k;unsigned int ks;void delay(void);void delay10ms(void);void i_start(void);void i_stop(void);void i_init(void);void i_ack(void);bit i_clock(void);bit i_send(unsigned char i_data);unsigned char i_receive(void);bit start_temperature_T(void);bit read_temperature_T(unsigned char *p);void delay(void)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void delay10ms(void)unsigned int i;for(i=0;i1000;i+)delay();void i_start(void)SCL=1;delay();SDA=0;delay();SCL=0;delay();void i_stop(void)SDA=0;delay();SCL=1;delay();SDA=1;delay();SCL=0;delay();void i_init(void)SCL=0;i_stop();void i_ack(void)SDA=0;i_clock();SDA=1;bit i_clock(void)bit sample;SCL=1;delay();sample=SDA;_nop_();_nop_();SCL=0;delay();return(sample);bit i_send(unsigned char i_data)unsigned char i;for(i=0;i8;i+)SDA=(bit)(i_data & 0 x80);i_data=i_data1;i_clock();SDA=1;return(i_clock();unsigned char i_receive(void)unsigned char i_data=0;unsigned char i;for(i=0;i8;i+)i_data*=2;if(i_clock() i_data+;return(i_data);bit start_temperature_T(void)i_start();if(i_send(0 x90)if(i_send(0 xee)i_stop();delay();return(1);elsei_stop();delay();return(0);elsei_stop();delay();return(0);bit read_temperature_T(unsigned char *p)i_start();if(i_send(0 x90)if(i_send(0 xaa)i_start();if(i_send(0 x91)*(p+1)=i_receive();i_ack();*p=i_receive();i_stop();delay();return(1);elsei_stop();delay();return(0);elsei_stop();delay();return(0);elsei_stop();delay();return(0);void main(void)P1=0 xff;timecount=0;displaycount=0;TMOD=0 x21;TH1=0 x06;TL1=0 x06;TR1=1;ET1=1;ET0=1;EA=1;if(start_temperature_T() /向DS1624發(fā)送啟動(dòng)A/D溫度轉(zhuǎn)換命令，成功則啟動(dòng)T0定時(shí)1s。secondflag=0;secondcount=0;TH0=55536/256;TL0=55536%256;TR0=1;while(1)if(secondflag=1)secondflag=0;TR0=0;if(read_temperature_T(temperdata) /T0定時(shí)1s時(shí)間到，讀取DS1624的溫度值for(x=0;x3;displaybuffer0=(dotcoderesult)%10;displaybuffer1=(dotcoderesult)/10;if(start_temperature_T() /溫度值數(shù)據(jù)處理完畢，重新啟動(dòng)DS1624開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換secondflag=0;secondcount=0;TH0=55536/256;TL0=55536%256;TR0=1;void t0(void) interrupt 1 using 0 /T0用于定時(shí)1s時(shí)間到secondcount+;if(secondcount=100)secondcount=0;secondflag=1;TH0=55536/256;TL0=55536%256;void t1(void) interrupt 3 using 0 /T1定時(shí)1ms用數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)刷新timecount+;if(timecount=4) /T1定時(shí)1ms到timecount=0;if (displaycount=5)P0=(displaycodedisplaybuffer7-displaycount | 0 x80); /在該位同時(shí)還要顯示小數(shù)點(diǎn)elseP0=displaycodedisplaybuffer7-displaycount;P2=displaybitdisplaycount;displaycount+;if(displaycount=8)displaycount=0;