DS7505是Maxim公司的數(shù)字溫度計及溫控器，其工作電壓為1．7~3．7 V，測量溫度范圍為一55℃～+125℃，當所測溫度超過0℃～+70℃時，其精度可達±O．5℃。用該器件測量溫度時無需任何外部元件。該器件讀取分辨率有9位、10位、ll位、12位四檔，通過兩條串行接口線SDA和SCL進行數(shù)據(jù)的讀寫操作。DS7505是以高位對齊低位補零的方式存儲數(shù)據(jù)，由于DS7505是從高位讀取數(shù)據(jù)，因此在只讀取整數(shù)溫度時，只需讀取一個字節(jié)。圖1給出DS7505的引腳排列，其中SDA為數(shù)據(jù)的輸入輸出；SCL為時鐘輸入；0．S．為控制輸出；GND為接地；A0，A1與A2為地址輸人；VDD為輸入電壓。
2 DS7505內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能
圖2為DS7505內(nèi)部結(jié)構(gòu)。包括地址及I/O接口控制器，精度參考，過采樣調(diào)制器，數(shù)字濾波器，溫控比較器以及4個寄存器，即配置寄存器，溫度寄存器、Tos與Thyst寄存器。
2．1 溫度寄存器
DS7505把每次的溫度測量值經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后存到該寄存器內(nèi)。它是2個字節(jié)寄存器，溫度值以二進制形式存儲在該寄存器內(nèi)如表l所示。符號位(S)表示溫度值的正負，S為0代表正，S為l代表負。該位可隨時讀取，且并不影響該溫度寄存器正在運行的操作。該寄存器的BitO~Bit3位被硬件置零。按照先從高位存儲，低位補零的原則存儲數(shù)據(jù)，如存儲12位溫度數(shù)據(jù)時用Bitl5～Bit4存儲；存儲11位溫度數(shù)據(jù)時，使用Bit15～Bit5，并把Bit4置零；依次類推存儲10位、9位溫度數(shù)據(jù)。存儲時選用哪種數(shù)據(jù)分辨率(9位、10位、11位或12位)需對配置寄存器進行設置。
2．2 配置寄存器
使用配置寄存器來設置DS7505，如溫度數(shù)據(jù)讀取分辨率、操作模式、容錯能力、輸出引腳極性等設置。該寄存器的各位表示如表2所示，表3是對其各位功能的詳細描述。
SD=I時DS7505處于睡眠模式，此時轉(zhuǎn)換結(jié)束并把轉(zhuǎn)換結(jié)果存入溫度寄存器內(nèi)，DS7505進入低功耗待機狀態(tài)。SD=0時DS7505同到正常操作狀態(tài)——轉(zhuǎn)換和溫控操作，此時DS7505執(zhí)行溫度測量，并把結(jié)果存入溫度寄存器，DS7505進入睡眠狀態(tài)。
TM位用來設置DS7505的工作模式。TM=O則DS7505處于比較器模式，當測得的溫度值連續(xù)超過Tos寄存器中的溫度值數(shù)次后(超過次數(shù)取決于配置寄存器中的Fl與F0位)，則激活0．S，并0．S．一直保持有效，直到溫度低于Thvst寄存器內(nèi)的數(shù)值為止。當DS7507是由比較器模式進入睡眠模式，則不清除O．S．輸出。TM=1則DS7505處于中斷模式，當所測值連續(xù)超過Tos寄存器內(nèi)溫度值數(shù)次后，O．S．激活。一旦激活0．S．只能使DS7505處于睡眠模式或者從任意寄存器讀取數(shù)據(jù)才能使其失效，O．S．失效后其輸出清零，當測量溫度低于Thyst寄存器內(nèi)的數(shù)值連續(xù)數(shù)次后，O．S．被重新激活。
存儲溫度數(shù)據(jù)前，應配置寄存器的Bit6和Bit5(即R1與R0)，用于選擇溫度數(shù)據(jù)存儲分辨率。如表4所示。
配置寄存器的FO與F1位用于設置溫控器的容錯能力，即規(guī)定所測溫度連續(xù)超過Tos或Thyst寄存器內(nèi)數(shù)值的次數(shù)，即激活0．S．的條件，F(xiàn)1F0=00時激活O．S．所需連續(xù)次數(shù)為1；F1FO=01時，所需次數(shù)為2；F1F0=10時，所需次數(shù)為4；FlF0=ll，所需次數(shù)為6。
2．3 寄存器指針
寄存器指針是一個8位寄存器，其中高6位置零，低2位(Pl和P0)用來設置訪問寄存器，如表5所示。對DS7505讀寫操作時必須先通過P1和P0設定要訪問的寄存器。一旦設定后不能對其更改。從溫度寄存器讀取數(shù)據(jù)時，只需設定一次寄存器指針，只要不改變，數(shù)據(jù)將順序從寄存器讀出。但是當寄存器寫入時，每寫入一次(即便是向同一寄存器寫入)，寄存器指針都需要重新設定。上電時指針默認指向溫度寄存器，因此讀數(shù)溫度寄存器無需重新設定指針。
2．4 Tos與Thyst寄存器
Tos和Thyst寄存器的數(shù)據(jù)格式與溫度寄存器相同。每次溫度轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換值都與儲存在這兩個寄存器中的數(shù)值進行比較。0．S．的輸出是根據(jù)DS7505的操作模式和比較器的結(jié)果進行更新。在溫控器比較期間所使用的Tos和Thyst中的數(shù)值的位數(shù)與溫度數(shù)據(jù)讀取分辨率相同，如分辨率為9，則溫控比較器只使用Tos和Thyst的高9位。如未用DS7505的控溫能力，O．S．位的輸出就與Tos和Thyst無關(guān)，此時這兩個寄存器可用做一般存儲器存儲數(shù)據(jù)。
3 2線串行數(shù)據(jù)總線
DS7505通過串行時鐘信號(SCL)及串行數(shù)據(jù)信號(SDA)兩條2線串行數(shù)據(jù)總線進行通信?？偩€上，主機(如單片機)產(chǎn)生SCL信號并發(fā)送啟動和停止命令。當SDA和SCL都為高電平，總線處于空閑狀態(tài)。當SCL保持為高且SDA產(chǎn)生一個由高到低的電平時，主機開始傳輸數(shù)據(jù)；當SCL保持為高而SDA由低變?yōu)楦邥r，主機停止數(shù)據(jù)傳送，總線回到空閑狀態(tài)。所有通信都是從MSB位開始。接收設備(主或從機)每接收一個字節(jié)，都將在SDA上產(chǎn)生一個低電平的確認信號ACK，當主機接收完最后一個數(shù)據(jù)字節(jié)時，將發(fā)送高電平的非確認信號NACK來暗示接收數(shù)據(jù)已結(jié)束。如圖3所示。
總線上的每個從機都有一個可被尋址的7位地址(1O0l A2 Al A0)，其中A2、A1、AO可由用戶通過設定相應引腳的電平進行選擇，這樣可允許多達8個DS7505掛接在同一總線?？刂谱止?jié)由主機發(fā)出，是由7位從機地址加上R/W位構(gòu)成，即l0Ol A2 Al A0 R／W。如果主機要由從機讀數(shù)據(jù)，則R/W=l，寫數(shù)據(jù)，則R/W=0。
4 DS7505在測溫系統(tǒng)中的應用
圖4給出數(shù)字溫度計和溫控器DS7505與單片機STC89LE52結(jié)合構(gòu)成的測溫系統(tǒng)電路圖，可實現(xiàn)溫度測量和控制。在設計中，設定配置寄存器的POL=0，即令O．S．低電平有效而高電平無效，且開始時，令繼電器處于斷開狀態(tài)，配置寄存器的TM=O，DS7505工作在比較模式下，通過編程設置門限溫度值，將采集的溫度數(shù)據(jù)與門限值相比較，當?shù)陀陂T限值時，0．S．位處于無效狀態(tài)，輸出高電平，三極管導通，繼電器閉合，從而進行加熱；當采集的溫度值超過門限值且達到激活0．S．的條件時，O．S．位被激活，低電平有效，三極管(VQ1關(guān)斷)，繼電器斷開從而進行降溫。用繼電器控制加熱器的開關(guān)可以使被測物體的溫度保持在一定的溫度范圍內(nèi)，即構(gòu)成一個恒溫器，另外可設置相應的時間實現(xiàn)對物體定時加熱，在到達規(guī)定時間后由蜂鳴器報警來通知，隨后可由按鍵來結(jié)束蜂鳴器報警。在設計中利用發(fā)光二級管(VQ2)作為指示燈，其點亮、熄滅表示加熱器的加熱狀態(tài)和降溫狀態(tài)。為了防止三極管VQl擊穿，在電路上并聯(lián)一個二極管(VDl)，起保護作用。
5 結(jié)語
DS7505是一種無需任何外部器件就能實現(xiàn)溫度測量的數(shù)字溫控器,是擁有獨立溫控能力的器件。它體積小，編程簡單，且精確度高，耗電低。在設計的溫度測量系統(tǒng)中選用了DS7505數(shù)字溫控器，實際應用證明該器件使用簡單、測量精度高，并且不易受環(huán)境因素干擾，具有良好的適應性和擴展性。