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1、- 1 理及其应用新单线数字温度传感器 介新的一线器件体积更小、适用电压更宽、更经济 导体公司的数字化温度传感器 世界上第一片支持 一线总线接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。一线总线 数字化温度传感器 同 样， 支持一线总线 接口，测量温度范围为 +125C，在85C 范围内,精度为。精度较差为 2C 。现场温度直接以一线总线 的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持 3V电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且
2、新一代产品更便宜，体积更小。 特性 以程序设定 912 位的分辨率，精度为。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在 ，掉电后依然保存。性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！ 件兼容，是 简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的 度降低为2C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。 继一线总线的早期产品后，辟了温度传感器技术的新概念。 电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。 1. 新性能 (1) 可用数据线供电，电压范围：(2) 测温范围：125 ，在85时精度为 (3) 可编程的分辨率
3、为 912 位，对应的可分辨温度分别为 (4) 12 位分辨率时最多在 750把温度值转换为数字； (5) 负压特性：电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 2. 外形和内部结构部结构主要由四部分组成：64 位光刻 度传感器、非挥发的温度报警触发器 置寄存器。图（1）形图 引脚定义： (1) 数字信号输入/输出端； (2) 电源地； - 2 -(3) 外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 内部结构 图 （2） 部结构图 4 个主要的数据部件： （1）光刻 的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该 地址序列码。64 位光刻 排列是：开始8 位（28H）是
4、产品类型标号，接着的 48 位是该 身的序列号，最后 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码（8+4+1）。光刻 作用是使每一个 各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个 目的。 （2） 的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例：用 16 位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 式表达，其中 S 为符号位。 表 1 度值格式表 这是 12 位转化后得到的 12 位数据，存储在 18两个 8 比特的 ，二进制中的前面 5 位是符号位，如果测得的温度大于0，这 5 位为 0，只要将测到的数值乘于 可得到实际温度；如果温度小于 0，这 5 位为 1，测到的数值需要取反加 1 再乘于 可
5、得到实际温度。 例如+125的数字输出为 07数字输出为 0191H，数字输出为 55的数字输出为 - 3 度数据表 （3）度传感器的存储器 度传感器的内部存储器包括一个高速暂存 一个非易失性的可电擦除的 者存放高温度和低温度触发器 L 和结构寄存器。 （4）配置寄存器 该字节各位的意义如下： 表 3 配置寄存器结构1 1 1 1 1低五位一直都是 1 ，测试模式位，用于设置 工作模式还是在测试模式。在 厂时该位被设置为 0，用户不要去改动。 来设置分辨率，如下表所示：（厂时被设置为 12 位）分辨率设置表： 表 4 温度值分辨率设置表0 分辨率 温度最大转换时间0 0 9 位 10 位 11
6、 位 375 12 位 750高速暂存存储器 高速暂存存储器由 9 个字节组成，其分配如表 5 所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第 0 和第 1 个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表 1 所示。对应的温度计算：当符号位 S=0 时，直接将二进制位转换为十进制；当 S=1 时，先将补码变为原码，再计算十进制值。表 2 是对应的一部分温度值。第九个字节是冗余检验字节。 表 5 存寄存器分布寄存器内容 字节地址温度值低位 0温度值高位 1高温限值 低温限值 配置寄存器 4保留 5保留 6保留 7验 8根据
7、通讯协议，主机控制 成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对 行复位，复位成功后发送一条 令，最后发送 令，这样才能对 行预定的操作。复位要求主 数据线下拉 500 微秒，然后释放，到信号后等待 1660 微秒左右，后发出 60240 微秒的存在低脉冲，主 到此信号表示复位成功。 表 6 令表指 令 约定代码 功 能读 3H 读 的编码（即 64 位地址）符合 5着发出 64 位 码，访问单总线上与该编码相对应的 之作出响应，为下一步对该 读写作准备。搜索 个数和识别 64 位址。为操作各器件作好准备。跳过 4 位 址，直接向 温度变换命令。适用于单片工作。告警搜索命令 0 5 令表指
8、 令 约定代码 功 能温度变换 44行温度转换，转换时最长为 500型为 200结果存入内部 9 字节 。读暂存器 0部 9 字节的内容写暂存器 4 3、4 字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送两字节的数据。复制暂存器 48H 将 第 3、 4 字节的内容复制到 。重调 内容恢复到 的第 3、4 字节。读供电方式 0供电模式。寄生供电时 送“0”，外接电源供电 送“1”。4 使用方法 由于 用的是 1线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对 片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对 片的访问。 由于 在一根 I/O
9、线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 复位时序 读时序 对于 读时序分为读 0 时序和读 1 时序两个过程。 对于 读时隙是从主机把单总线拉低之后，在 15 秒之内就得释放单总线，以让 数据传输到- 6 完成一个读时序过程，至少需要 60能完成。 写时序 对于 写时
10、序仍然分为写 0 时序和写 1 时序两个过程。 对于 0 时序和写 1 时序的要求不同，当要写 0 时序时，单总线要被拉低至少 60证 够在 15 45间能够正确地采样 线上的“0”电平，当要写 1 时序时，单总线被拉低之后，在 15内就得释放单总线。 5. 作原理直接数字式高精度温度传感器，其内部含有两个温度系数不同的温敏振荡器，其中低温度系数振荡器相当于标尺，高温度系数振荡器相当于测温元件，通过不断比较两个温敏振荡器的振荡周期得到两个温敏振荡器在测量温度下的振荡频率比值。根据频率比值和温度的对应曲线得到相应的温度值。这种方式避免了测温过程中的 A/D 转换，提高了温度测量的精度。温原理如图
11、所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用来向计数器 1 提供固定频率的脉冲信号。高温度系数晶振的振荡频率受温度影响较大，随温度的变化而明显改变，其产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入，用于控制闸门的关 闭时间。初态时，计数器 1 和温度寄存器被预置在与相对应的一个基值 上。计数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，在计数器 2 控制的闸门时间到达之前，如果计数器1 的预置值减到 0，则温度寄存器的值将作加 1 运算，与此同时，用于补偿和修正测温过程中非线性的斜率累加器将输出一个与温度变化相对应的计数值，作为计数器 1 的新预置值，计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环，直到计数器 2 控制的闸门时间到达亦即计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。在默认的配置中，测温分辨率为 00625 ，以 12 位有效数据表示- 7 -，其中，高位的 s 表示符号位，其数据格式如表 1 所示。如：0000 0001 1001 0001 表示 +250625 读写时序如下。 8623一个字节,出口:A= 读入的字节
