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数字式半导体测控芯片DS1620在温度自动控制中的应用

北方工业大学信息工程学院 （北京100041）曹淑琴 赵红怡 辽宁省林业学校（沈阳110101）赵红菊

1 引 言

我国人口众多，医院病人流量很大，一个大型医院放射科每天的病人在一百五十到二百人之间，一位放射科的主治医生审一位病人片子的时间只有三分钟，一个在数字放射系统（DigitalRadiography，DR）最佳温度工作范围内采集的图像，经工作站处理后能让医生审片的时间只有数秒，而在此温度之外采集到的图像，工作站要一分钟的处理时间，这对于在国产品牌市场占有率高达85%以上只有三分钟审一幅片济南实验机是现在全球生产实验机基地子的医生来说时间是最重要的。我国医疗环境比较差，医院对整体系统的要求非常高，比如，对系统的稳定性、安全性、易维护性、易操作性的要求就很高。所以，DR系统的温度控制是必不可少的，且要求也非常高。

2 DS1620基本特性

DS1620是DALLAS公司生产的数字式温展出1款2020年的挤出机原型度测控芯片，其测温范围宽、读数稳定、外围电路少，与PC机和单片机接口方便，可广泛应用于温度控制，温度测量，工业系统及热敏系统中。

它的基本特性如下〔1〕：测温范围－55℃～＋125℃，测量分辨率0．5℃；温度值以9位数字读出；在1秒内将温度值转化成数字量；上下限温度设置为用户可定义式，且恒定存储；数据的读写通过3线串行接口（CLK，DQ，RST）；工作频率最大为2MHz；不需外围电路。

DS1620为8脚DIP或SOIC封装，其引脚功能如表1所示。

3 DS1620测温原理

DS1620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1所示。对低温系数振荡器的 脉冲个数进行计数，计数脉冲的周期由高温系数振荡器来决定〔1〕〔2〕。计数器和温度寄存器预先设置为－55℃的基准，如果计数器在脉冲周期结束之前到达0，则温度寄存器开始增数，表明温度值在－55℃之上，如此循环增值，最终温度寄存器中的数字量即为所测温度值〔3〕〔4〕。

计算温度值在DS1620内部进行，采用分辨率为0．5℃。DS1620的温度值以1／2℃LSB（最低有效位）表示，9位数据格式如下：

以DS1620为温度传感器可构成温度测量系统，通过PC机或单片机控制DS1620进行温度采样，并由数字量转换为摄氏温度，然后进行温度显示和控制。

4 温控系统的组成

系统由主控模块、测温模块、单独控制模块、通讯模块、制冷模块、报警模块、供电模块构成。所用的主要元器件有：AT89C51，DS1620，MAX232，SN75451和半导体制冷芯片。

主控模块由AT89C51构成，主要功能是向测温模块采集数据并进行处理，再将处理结果发送给PC，同时，接收由PC发送的命令，执行PC命令来控制制冷模块。

当测得的四个测温芯片都高于25℃（测温芯片的TCOM脚输出都为高）时，AT89C51的P0．0～P0．3为高。AT89C51采集到该信号时，将由P1．6发送报警信号给PC，并用P1．7接收由PC发送的控制信号：当测得的4个测温芯片中任意一个低于20℃（测温芯片的TCOM脚输出为低）时，AT89C51的P0．0～P0．3为低。AT89C51采集到该信号时，也将由P1．6发送报警信号给PC，并用P1．7接受由PC发送的控制信号。如果接收到PC发高于25℃信号，将P1．4置低驱动75451的输出晶体管，使之导通，驱动继电器吸合使制冷芯片制冷；当接收到PC发低于20℃信号，将P1．4置高，75451的输出晶体管截止，驱动继电器不吸合使制冷芯片停止制冷。 测温模块测量数据采集板四个角的温度。当温度高于25℃时，DS1620的TCOM端发高电平；当温度低于20℃时，TCOM端发低电平。DS1620将TCOM端的信号分别发送到AT89C51的P0．0～P0．3管脚和GD74LS20，由AT89C51或GD74LS20来进行相应的控制。

通信模块通过普通I／O口与PC机RS－232串口实现通信的硬件接口电路。由于PC系列微机串行口为RS－232C标准接口，与输入、输出均采用TTL电平的AT89C51单片机在接口规范上不一致，因此，TTL电平到RS－232接口电平的转换采用MAXIM公司的MAX232标准RS－232接口芯片。该芯片可以用单电压（＋5V）实现RS－232接口逻辑“1”（－3V～＋15V）和“0”（＋3V～＋15V）的电平转换。AT89C51的P1．6模拟发送端，P1．7模拟接收端。

DS1620与计算机接口电路如图2所示，A／D接口电路为DS1620提供＋5V电源，C3为去耦电容，R1、R2、R3为上拉电阻，R4、C1对CLK时钟信号滤波并防止负脉冲，C2防止数据线DQ出现脉冲。

当单片机和PC通信出现故障时，单独控制模块可以让温控自己工作，以保证生产的顺利进行。利用D