带有实时时钟的温度传感器DS1629

[align=left] 摘要：DS1629是最新推出的带有二线制串行接口和年、月、日、周日的时钟数字化温度计。测温精度为±2℃，分辨率为0.5℃，测温范围为－55～＋125℃；并具有可编程、宽电压、低功耗等特性，可用于电池供电系统。本文详细地介绍了DS1629的功能及使用方法。 关键词：温度传感器；实时时钟；DS1629 1. 概述 DS1629是达拉斯半导体公司1999年推出的2线制串行接口并带有日历和时钟的数字化温度计芯片，它将数字化温度传感器、实时时钟以及已做了Y2K千年虫修正的日历集成在一块芯片上。 DS1629通常可用于移动电话、工业控制、办公设备、数据采集和需要测温和定时控制的系统中。DS1629将两种功能集成在一块芯片上，这样，不但减少了外围元件数目和系统空间，而且还具有可编程、宽电压、低功耗等特性，可用于电池供电等低功耗系统中。 DS1629的引脚符号如图1所示，各引脚功能如表1所列。 [/align] DS1629数字式温度传感器的精度为±2.0℃，以0.5℃为刻度输出一个9－bit的温度测量值，以指示器件所在的环境温度。其测温范围为－55～＋125℃；实时时钟能提供BCD码时钟/日历，并备有2100年以内的闫年补偿，提供12/24小时制两种模式；要求外接32.768kHz晶振，片内自带分频器，提供一个开漏的分频信号输出端；具有温度中断与时钟中断功能，可由用户设定为两者同时有效、单独有效或全部禁止（上电缺省状态）三种状态；另外，它还具有32字节通用SRAM，可供用户作一般记录使用。所有的通讯都由一个标准的二线制串行接口来完成。 2. 二线制串行总线 DS1629支持二线制串行数据传输协议。在总线上DS1629作为从属器件，与主控CPU通过SDA和SCL端连接。由主控CPU产生串行时钟，对总线进行访问。 总线协议定义如下： ●在总线空闲状态下，即数据线与时钟线均保持高电平时才可以开始数据传输。 ●START位（数据传输起始位）：时钟线为高电平时，数据线由高变低，定义为一个START位，表示开始传输一帧数据。 ●STOP位（数据传输停止位）：时钟线为高电平时，数据线由低变高，定义为一个STOP位，表示一帧数据传送的结束。 ●有效数据位：在一个START位后，在时钟的高电平期间，数据线上的固定电平被认为是一位有效数据。在时钟的低电平期间，可以改变数据线的状态。一个数据位对应一个时钟脉冲。在传输数据的过程中，当时钟线为高电平时，数据线必须保持个固定的电平，如果在这时改变数据线的状态，将会被当作是START 位或STOP位而造成数据中断。 ●每传输一帧数据都要以START开始，以STOP结束，也可以再用一个START位来开始新一帧数据传输。一帧数据的字节数没有限制，完全由主控CPU决定。每传送一个字节，DS1629回送一个ACK信号，表示接收。 ●DS1629的最大时钟频率为400kHz。 ●主控CPU在访问串行总线上的器件时，首先发送START位，然后需要发送一个控制字。这个控制字的定义如下： D7、D6、D5、D4：控制码。对DS1629进行读写访问时，这4位设定为1001。 D3、D2、D1：地址码。DS1629的地址码由硬件固定为111，因此在总线上只能挂1片DS1629，否则会发生地址冲突。但总线上最多可以挂7片串行器件，只要它的控制码是1001、且地址码不是111。 D0（R/W）：读写位。D0位为1时，表示读操作，D0位为0时，表示写操作。 在START位之后，DS1629将在数据线上检测控制字，在收到控制字后回送一个ACK信号，根据其中的读写位将工作模式设为接收或发送。 ●二线制串行总线的电气参数如表2所列，时序图如图2所示。 3. 温度 DS1629出厂时设定为一上电即开始连续测量温度，这一操作类似后台工作，主控CPU可定时读取温度寄存器，而不会影响温度的测量与转换。用户也可以禁止DS1629上电自动测温，以降低功耗。 用户可设DS1629为单次转换，完成一次转换，写数据到温度寄存器（见图3）中，然后回到待机状态。也可设为连续转换。转换时间典型值为 400ms，最大值为1000ms，测量精确度为±2.0℃。无论何种模式，用户都可用读温度命令（AAh）得到温度寄存器中的数据。温度寄存器中低字节的最高位置1或清0，可得到0.5℃的分辨率。温度数据用二进制补码表示，格式如表3所列。 4. 时钟/日历 访问实时时钟/日历寄存器的命令为C0h。由串行通讯控制字中R/W位控制读写。数据为BCD码，格式如图4所示（填0位为只读位，且读出值恒为0）。 CH：时钟暂停位。CH=0，允许分频器工作；CH=1，禁止分频器工作。上电缺省为0时，一上电分频器就有信号输出。 12/24：计时模式选择位。0为24小时制，1为12小时制。02h单元的Bit5在24小时制时与Bit4同构成小时的高位（0、1、2），在12小时制时，Bit5为0，表示AM；Bit5为1，表示PM。 5. 中断 DS1629提供一个开漏输出的中断端。中断方式在状态寄存器中进行设置，可设为仅有温度或时间中断、温度与时间中断兼有、禁止中断。在状态寄存器中有两个状态位TAF和CAF，DS1629通过这两个状态位的逻辑或的结果来确定中断输出。 5.1 温度中断 每完成一次温度转换，温度比较器就刷新一次，当所测温度达到或超出温度上限寄存器TH中的数值时，状态寄存器的TAF位将被置1，并保持1状态直到温度值降到下限寄存器TL中的数值时才自动清0。 对TH和TL寄存器的读写，可以按照两线制串行总线的通讯协议利用A1h（访问TH）和A2h（访问TL）两个指令进行。TH和TL寄存器均为E2PROM寄存器，其格式与温度寄存器相同。 5.2 时间中断 当时间寄存器中的数据与时间中断寄存器中的数据相同时，DS1629将在1秒内将时间中断标志（CAF）置位，直到主对时间或时间中断寄存器进行读写操作后被清除。时间中断寄存器的格式如图5所示。 DS1629的时间中断寄存器在上电时的缺省设置为星期天的12：00AM。访问时间中断寄存器的命令为C7h。设置中断时间时，时间是24小时制还是12小时制，必须与时间寄存器的格式相符。 6. 状态寄存器 访问状态寄存器的命令为Ach。读写操作高字节在先。状态寄存器的格式如图6所示。 1SH：温度转换模式选择。1SH为1时为单次转换模式，DS1629在收到启动温度转换命令EEh后进行一次温度转换。1SH为0时为连续转换模式，此时DS1629将连续进行温度转换，并将最近一次的结果保存在温度寄存器中。出厂缺省设置为0。 POL：中断输出状态选择。POL为0，中断输出低电平有效；POL为1，中断输出高电平有效。出厂缺省设置为0。 CNV：上电工作状态选择。CNV为0（出厂缺省设置）时，一上电DS1629便开始温度转换。CNV为1，上电后DS1629则处于待机状态。用户可根据对系统功耗的要求，选择1SH和CNV两个标志位的状态。 A0、A1：中断输出选择，（见表4）。 OS0、OS1：频率输出选择（见表5）。 CAF：时间中断标志，只读位。当实时时间与所设置的中断时间一致时，CAF位被置1，直到主对时间或时间中断寄存器进行读写操作后自动清0。CAF为0表示实时时间不符合中断条件。上电时自动被清0。TAF：温度中断标志，只读位。当所测温度达到或超过TH寄存器中的温度值时，TAF位被置1，直到所测温度降至TL寄存器中温度值以下时才被清0。TAF为0表示所测温度不符合中断条件。上电时自动被清0。 CAL：时间中断锁存位。只读位。当发生时间中断时被置1。一旦被置1，将保持1状态直到DS1629重新上电复位。CAL为0表示在DS1629上电工作期间从未发生时间中断。上电时自动清0。 TAL：温度中断锁存位。只读位。当发生温度中断时被置1，将保持1状态直到DS1629重新上电复位。TAL为0表示DS1629在上电工作期间所测得的温度从未超出TH寄存器中所设置的温度值。上电时自动清0。 7. 命令集 DS1629的命令集如表6所列，其中命令的解释可参考备注栏的说明如下： 1、数据流向由串行通讯协议中控制字的读写位（R/W）决定。 2、在页读写模式下访问SRAM时，访问完最高地址的单元后，DS1629返回一个ACK信号，然后地址计数器自动回到最低地址。 3、在温度连续转换模式下，可以用停止温度转换命令中止测量。然后必须用启动温度转换命令来重新开始测量。在单次工作模式下，每次读温度都必须使用启动温度转换命令。 4、读温度寄存器时，如果精度要求不高，只需读取第一个字节，否则两个字节都要读取。 5、向E2寄存器内写数据时，典型写入时间在常温下约10ms，最大值为50ms，所以在两次写入操作之间，至少应间隔50ms。DS1629的TH、TL和状态寄存器为E2寄存器。 6、DS1629的状态寄存器的低字节是只读寄存器，在写操作时可以只写高字节，读操作时可以读高、低两个字节。 7、用于实现高精度的温度测量。