摘 要:介绍了高分辨率数字温度计/ 恒温器DS1626/DS1726 的特点、功能和测温原理,并以它为温度传感器,与89C51 单片机、字符液晶显示器LCD8X2 组成数字温度计,给出了硬件电路图,软件流程图和主要的汇编语言程序。

　　1 引言(数字测温电路DS1626/DS1726 简介)

　　1.1 DS1626/DS1726的功能特点[1]

　　Dallas 半导体公司的DS1626 和DS1726 数字温度计/恒温器温度测量无须外围元件,在整个-55°C到+125°C范围内,提供温度测量和单片恒温器功能。DS1626 在 0°C 到 +70°C温度范围内,提供±0.5°C 的精度;而 DS1726 在 -10°C 到 +85°C温度范围内,提供±1°C的精度;温度测量的分辨率可由用户设定为9位到12位;通过3线串行接口读/写数据。宽电源范围(2.7V到5.5V) ;750ms (最大)的温度转换为数字量时间;单片恒温器能力,恒温器设定值由用户定义,且具有非易失性(NV);提供8引脚μMAX/μ SOP 封装。应用范围:各种空间受限的温度敏感　　应用,消费类设备,工业控制,温度监控器控制。

　　1.2 DS1626/DS1726的引脚功能

　　1、μSOP 封装的DS1626/DS1726 如图1 所示

　　2、DS1626/DS1726的各个引脚的功能如表1 所示

　　1.3 DS1626 /DS1726的测温原理

　　DS1626 / DS1726 通过其专用的片载温度测量技术进行温度测量,其测温原理如图2所示。对低温系数寄存器的脉冲个数进行计数,计数脉冲的周期由高温系数寄存器来决定。温度寄存器预先设置为 - 5 5 ℃的基准, 高温系数寄存器的存储器是EEPROM,初始值为+ 15℃,用户可自定义,低温系数寄存器的存储器也是 EEPROM,初始值为 + 10℃,用户也可自定义。

　　其中 RST,CLK/CONV 及 DQ 为三线串行通信线。DQ 为数据输人输出端,当 RST 保持高电平,对应CLK/CONV 时钟脉冲的上升沿处,DQ 可按位输人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9b(可以是9～12b)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(8b)除以2就是摄氏温度值,后输出的1个字节(仅1b)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)。

　　用于实际控温时,应将 DS1626/DS1726 的 THIGH、TLOW和 TCOM 引出,必要时再增加驱动电路(如ULN2003)和继电器等,以提高对控温环节的驱动能力。

　　2 硬件电路设计

　　2.1 系统原理图

　　整个系统以单片机为控制中心,单片机接收DS1626/DS1726送出的数据并进行处理,数据可送至显示模块显示,也可以通过RS-485 与远距离的PC机通信,以便形成更大规模的测温系统和更高级的数据处理。当温度超过限定的范围时,可通过扬声器报警。系统原理图如图3所示。

2.2 单片机的选择[2]

　　单片机选择 ATMEL 公司的 89C51,它的功能强、功耗低。4个并行口,1个串行口;2个定时/计数器。片内有数据存储器(RAM)256B,程序存储器(Flash)4KB,因而编程和修改方便,使用非常普遍。由于本系统不大,片内存储器足够使用,无需外扩数据存储器和程序存储器。DS1626 /DS1726 与 89C51 的连接如图4.

　　DS1626 /DS1726 的 DQ、CLK、RST 分别与 89C51 的 P3. 2、P3.3、P3.4 引脚相连,其位地址依次为0B2H、0B3H、0B4H。

　　2.3 显示电路[1]

　　显示器使用液晶数码显示模块,主要应用于检测设备或工业控制现场等需要少量信息提示的设备中。市面上的 LCD8*2 字符液晶一般叫LCD8*2、LCD802、LCD802A,各厂商根据自己产品进行不同的命名。在本系统中选择LCD8X2,它是带背光的字符型LCD,是一种用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器。它与89C51的连接如图5所示。

　　2.4 与PC机长线通信

　　在各种通信协议中,RS-232C使用最简单,但通信速率不高,且不适宜远距离通信。因此在本系统中采用RS-485(也可以采用RS-422),这是一种更为理想的长线通信方式,能更好地适应工　　业控制环境。使用合格的网络双绞线,通信距离可以超过1200m,更长的通信距离还可以通过中继器实现。RS-485的驱动逻辑如图6所示。

　　MAX485 用于 RS-485 的驱动,它是芯片接口的一种类型。MAX485 接口芯片是Maxim 公司的一种RS-485 芯片。采用单一电源+5V工作,额定电流为300μA,采用半双工通讯方式。它完成将TTL 电平转换为RS-485 电平的功能。MAX485 芯片的结构和引脚都非常简单,内部含有一个驱动器和接收器。RO和 DI分别为接收器的输出和驱动器的输入端,与单片机连接时只需分别与单片机的 RXD 和 TXD 相连即可;/RE 和 DE 分别为接收和发送的使能端,当 /RE 为逻辑0 时,器件处于接收状态;当 DE 为逻辑 1 时,器件处于发送状态,因为MAX485 工作在半双工状态,所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可;A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时,代表发送的数据为1;当A的电平低于B端时,代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻,一般可选100Ω的电阻。MAX485 与 89C51 的连接如图 7 所示。

　　2.5 报警电路

　　报警电路比较简单,利用一个三极管驱动蜂鸣器来实现。

　　3 软件设计

　　3.1 DS1626/DS1726的指令集

　　1、开始测温转换指令:51h(0101 0001B)。此命令将开始一次温度的测量。在单次测量模式下,只次执行一次测量;在连续模式下,温度测量会持续进行,只到遇到停止转换温度命令。

　　2、停止测温命令:22h(0010 0010B)。此命令用来停止连续测温模式。发出请求后,当前温度测量结束,DS1626/DS1726保持闲置状态,直到下一个开始测温的请求发出才继续进行连续测量。

　　3、读温度值指令:AAh(1010 1010B)。此命令从12-bitTemperature寄存器中读出最后一次测量的温度值。

　　4、读TH指令:A1h(1010 0001B)。此命令读取12-bit TH寄存器的值。

　　5、读TL 指令:A2h(1010 0010B)。此命令读取12-bitTL寄存器的值。

　　6、写 TH 指令:01h(0000 0001B)。此命令写12-bitTH寄存器。

　　7、写 TL 指令:02h(0000 0010B)。此命令写 12-bitTL寄存器。

　　8、读配置命令:0ACh(1010 1100B)。此命令读取1 字节的配置寄存器。

　　9、写配置命令:0Ch(1010 1100B)。此命令写1 字节的配置寄存器。

　　10、软件复位命令:54h(0101 0100B)。此命令启动软件电源复位,停止温度测量并复位所有寄存器。

　　3.2 程序流程图[3]

　　程序的流程图如图8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DS1626/DS1726 模块为子程序,完成温度值或指令的读写。

3.3 程序设计[4]

　　下面给出主要读、写DS1626/1726子程序模块的汇编语言程序。

　　4 结束语

　　本文所介绍的温度计采用了高分辨率的温度测控芯片DS1626/DS1726,以 89C51 单片机为控制中心,设置灵活方便,测温精度高,性能可靠,体积小,适用性强,成本低,通过RS-485 与PC 机通信。可用于实际温度控制系统,应用广泛。

　　参考文献:

　　[1] 张明,谢列敏.计算机测控技术[M].北京:国防工业出版社,2007

　　[2] 李全利.单片机原理及应用技术[M].北京:高等教育出版社,2004

　　[3] 陈雪珍,刘东汉.DS1626 /DS1726 在温控系统中的应用[J].电气传动自动化,2004,26;51-52

　　[4] 吕宏强.基于 DS1620 和 AT89C2051 的数字温度计[J].现代电子技术,2003,149(5);81-82

　　作者简介:陈延奎,(1971-),男,讲师,研究方向:机电一体化。

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