DS1820及其高精度溫度測量的實現(xiàn)

　?。?DS1820簡介

　　DS1820是美國DALLAS半導體公司生產的可組網數(shù)字式溫度傳感器，在其內部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術。全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內。與其它溫度傳感器相比，DS1820具有以下特性：

　?。?）獨特的單線接口方式，DS1820在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS1820的雙向通訊。

　?。?）DS1820支持多點組網功能，多個DS1820可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。

　　（3）DS1820在使用中不需要任何外圍元件。

　?。?）溫范圍－55℃～＋125℃，固有測溫分辨率0.5℃。

　?。?）測量結果以9位數(shù)字量方式串行傳送。

    DS1820內部結構框圖如圖1所示。

　　DS1820測溫原理如圖2所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1 ，計數(shù)器1的預置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖2中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預置值。

　　在正常測溫情況下，DS1820的測溫分辯率為0.5℃以9位數(shù)據格式表示，其中最低有效位（LSB）由比較器進行0.25℃比較，當計數(shù)器1中的余值轉化成溫度后低于0.25℃時，清除溫度寄存器的最低位（LSB），當計數(shù)器1中的余值轉化成溫度后高于0.25℃，置位溫度寄存器的最低位（LSB），如－25.5℃對應的9位數(shù)據格式如下：

　　2 提高DS1820測溫精度的途徑

　　2.1 DS1820高精度測溫的理論依據

　　DS1820正常使用時的測溫分辨率為0.5℃，這對于水輪發(fā)電機組軸瓦溫度監(jiān)測來講略顯不足，在對DS1820測溫原理詳細分析的基礎上，我們采取直接讀取DS1820內部暫存寄存器的方法，將DS1820的測溫分辨率提高到0.1℃～0.01℃．

　　DS1820內部暫存寄存器的分布如表1所示，其中第7字節(jié)存放的是當溫度寄存器停止增值時計數(shù)器1的計數(shù)剩余值，第8字節(jié)存放的是每度所對應的計數(shù)值，這樣，我們就可以通過下面的方法獲得高分辨率的溫度測量結果。首先用DS1820提供的讀暫存寄存器指令(BEH)讀出以0.5℃為分辨率的溫度測量結果，然后切去測量結果中的最低有效位(LSB)，得到所測實際溫度整數(shù)部分T整數(shù)，然后再用BEH指令讀取計數(shù)器1的計數(shù)剩余值M剩余和每度計數(shù)值M每度，考慮到DS1820測量溫度的整數(shù)部分以0.25℃、0.75℃為進位界限的關系，實際溫度T實際可用下式計算得到：

　　T實際=(T整數(shù)－0.25℃)+(M每度－M剩余)/M每度

　　2.2 測量數(shù)據比較

　　表2為采用直接讀取測溫結果方法和采用計算方法得到的測溫數(shù)據比較，通過比較可以看出，計算方法在DS1820測溫中不僅是可行的，也可以大大的提高DS1820的測溫分辨率。

　?。?DS1820使用中注意事項

　　DS1820雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題：