一线式数字温湿度表DS1822的原理及应用  摘要：DS1822是推出的基于单总线技术的数字温度计芯片。文中介绍了DS1822的结构、外形封装、基本操作指令、测温原理及

测温过程，简要描述了DS1822的报警操作以及DS1822的内部存储器结构，最后给出了DS1822的一个实际测温电路。

关键词：测温；一线芯片；DS1822
一线总线芯片是美国Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司推出的系列产品。这是一种用一根信号线与一根返回线来实现互连通信的

集成电路芯片。采用这种芯片构成的微型局域网系统具有建网速度快、成本低的特点，非常适合现场应用。一线数字温度计（１－Ｗｉｒｅ Ｄ

ｉｇｉｔａｌ Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ）芯片ＤＳ１８２２就是Ｄａｌｌａｓ公司推出的系列一线总线产品之一，它支持Ｄａｌｌａｓ触摸接

口，遵循一线协议，温湿度表并可以与处理器进行双向数字通信，同时性价比也很高，是一种使用起来非常方便的经济型温度传感器。

１　引脚功能及内部结构
ＤＳ１８２２的外形封装如图１所示。
其中(ａ)是采用３引脚ＴＯ－９２的封装形式；温湿度表(ｂ)是采用８引脚ＳＯＩＣ的封装形式；(ｃ)是采用６引脚ＴＳＯＣ的封装形式；ＧＮＤ为电

源地；ＶＤＤ为外接供电电源输入端(采用寄生电源方式时接地)；ＤＱ为数字信号输入／输出端；ＮＣ为空脚。
ＤＳ１８２２内部电路的核心温湿度表是一个直接数字输出的温度传感器。温湿度表它可将－５５～１２５℃ 范围内的温度值按９位、１０位、１１位、１２位

的分辨率进行量化，且以上的分辨率都包括一个符号位温湿度表，因此对应的温度量化值分别是０．５℃、０．２５℃、０．１２５℃、０．０６２５

℃，即最高分辨率为０．０６２５℃，工作电压范围为３．０～５．５Ｖ。每一片ＤＳ１８２２都有一个唯一的且不可改写的ＲＯＭ ＩＤ标识

码（电子序列号），温湿度表在实际应用中可以通过指令方便地进行查询。
ＤＳ１８２２的内部结构如图２所示。

２ DS1822的基本操作指令
ＤＳ１８２０的操作指令分为ＲＯＭ操作指令和存储器操作指令。
２．１ ＲＯＭ操作指令及其功能说明
Ｒｅａｄ ＲＯＭ指令（代码为３３ｈ）：如果总线上只有一片ＤＳ１８２２，则允许总线主机读取ＤＳ１８２２的序列号，若在线ＤＳ１８２

２多于一个时，它们将同时发送ＩＤ，这样就会出现数据冲突。

Ｍａｔｃｈ ＲＯＭ指令（代码为５５ｈ）：多个ＤＳ１８２２在线时，主机可用此命令匹配一个给定序列号的ＤＳ１８２２，此后的命令就针

对该ＤＳ１８２２。该命令适用于单节点和多节点两种场合。
Ｓｋｉｐ ＲＯＭ指令（代码为ＣＣｈ）：该命令用在单节点总线系统中可以节省时间，这时主机不需发送６４位ＲＯＭ ＩＤ就能直接访问芯

片的ＲＡＭ存储器。
Ｓｅａｒｃｈ ＲＯＭ指令（代码为Ｆ０ｈ）：温湿度表用以读取在线的ＤＳ１８２２的序列号。
Ａｌａｒｍ Ｓｅａｒｃｈ指令（代码为ＥＣｈ）：当检测到温度超出所规定的门限值时，此命令可以读出报警的ＤＳ１８２２。
２．２ 存储器操作指令及其功能说明
Ｗｒｉｔｅ Ｓｃｒａｔｃｈｐａｄ指令（代码为４Ｅｈ）：将温度报警上限值与下限值分别写入ＤＳ１８２２便笺式存储器的ＴＨ与ＴＬ字节

中。
Ｒｅａｄ Ｓｃｒａｔｃｈｐａｄ指令（代码为ＢＥｈ）：读取便笺式寄存器中的温度值。
Ｃｏｐｙ Ｓｃｒａｔｃｈｐａｄ指令（代码为４８ｈ）：将便笺式存储器ＴＨ／ＴＬ中的内容复制到ＳＲＡＭ中，保证温度值不丢失。

Ｃｏｎｖｅｒｔ Ｔ指令（代码为４４ｈ）：启动在线ＤＳ１８２２做温度Ａ／Ｄ转换。
Ｒｅｃａｌｌ ＳＲＡＭ指令（代码为Ｂ８ｈ）温湿度表：利用该指令可以将存储在ＳＲＡＭ中的温度报警触发值回读到便笺式存储器中。上电时ＤＳ１

８２２会自动执行一次回读操作，以保证器件上电后便笺式存储器中的数据是有效的。
Ｒｅａｄ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ指令（代码为Ｂ４ｈ）：如果主机在发出该命令后再输出读时隙，那么，器件就会送出它所使用的电源信

息：其中“０”为寄生电源；“１”为外部电源。

３　DS1822的测温原理
用ＤＳ１８２２一线式数字温度芯片测量温度的原理如图３所示。它没有采用传统的Ａ／Ｄ转换原理，如逐次逼近法、双积分式和算术Ａ／Ｄ

等，而是运用了一种将温度直接转换为频率的时钟计数法，计数时钟由温度系数很低的振荡器产生，因而非常稳定；而计数的闸门周期则由温

度系数很高（即对温度非常敏感）的振荡器来决定。
计数器中的预置值以－５５℃时的计数值为基准，在闸门开放计数期间，每当计数值达到０，则温度寄存器就加１，温度寄存器中的预置值也

以－５５℃的测量值为基准。同时计数器的预置值还与斜坡累加器电路有关，该电路用于补偿振荡器对温度的抛物线特性，因此还要用时钟脉

冲针对这个非线形校正预置值作计数操作，直至计数值达到０为止，如果此时闸门还未关闭，则再重复计数过程。斜坡累加器补偿了振荡器对

温度的非线形特性，从而可以获得较高的温度测量分辨率，改变相对于测温量化级的计数量大小即可获得不同的分辨率。

４ DS1822一线总线的接口电路
ＤＳ１８２２的总线接口电路如图４所示，其中图（ａ）为使用寄生电源的接法，即通过总线给ＤＳ１８２２供电，图（ｂ）为采用外接电源

的接法。
从两种接法来看，ＤＳ１８２２测量温度时无需外接元件，电路简单。ＤＳ１８２２的工作电流为１．５ｍＡ。应当注意：当温度高于１００

℃时，不能使用寄生电源，因为此时器件中较大的漏电流会使总线不能可靠检测高低电平，从而导致数据传输误码率的增大。

５ DS1822的测温过程
在测温时对ＤＳ１８２２进行操作的步骤如下：
⑴ 初始化（Ｒｅａｄ ＲＯＭ指令，代码３３ｈ），每次对ＤＳ１８２０进行操作之前都要对其进行初始化，主要目的在于确定温度传感器是

否已经连接到单总线上。
(２) 查找ＤＳ１８２２（Ｓｅａｒｃｈ ＲＯＭ指令，代码Ｆ０ｈ），该指令可使处理器通过排除法来辨别总线上的ＤＳ１８２２。
(３)匹配ＤＳ１８２２（Ｍａｔｃｈ ＲＯＭ指令，代码５５ｈ），只有完全符合６４位ＲＯＭ序列的ＤＳ１８２２才能响应其后的指令，当然

，单点测温时可以使用Ｓｋｉｐ ＲＯＭ（ＣＣｈ）指令来跳过这一步。
(４)发送温度转换指令（Ｃｏｎｖｅｒｔ Ｔ指令 代码４４ｈ），发送该指令后应查询总线上的电平，当电平为高时，温度转换完成。
(５)读取温度值（Ｒｅａｄ Ｓｃｒａｔｃｈｐａｄ指令 代码ＢＥｈ），将该指令发出后，就可从总线上读取表示温度的两字节的二进制数。
整个测温过程中的第４、５步才是ＤＳ１８２２进行测温并将结果进行数字化转换和输出的过程。ＤＳ１８２２接收到转换命令（４４ｈ）将

立刻实施温度转换并将结果存储到１６位便笺式存储器中，数据格式为符号位扩展的二进制补码，然后用读便笺式存储器命令（ＢＥｈ）将所

得数据顺序置于总线上，最低位在前，最高位定义为符号位以表示温度的正负。ＤＳ１８２２温度与数字输出典型值的对照表如表１所列。

便笺式存储器由９个字节组成，第０、１字节存放温度测量值；第２、３字节用于高、低门限设置；第４字节是配置存储器；第５、６、７字

节保留而未使用，读取时各位均为１；第８字节可通过读便笺式存储器命令读出，用于存放前８个字节的ＣＲＣ校验值。易失性ＳＲＡＭ主要

用于复制，每次上电时它们都会被刷新。
而便笺式存储器第４字节的配置存储器主要用于设置温度的测量分辨率，该字节的数据格式如图５所示。其中ｂｉｔ７读时总为０，ｂｉｔ４

～ｂｉｔ０读时总为１，写入时这些位的取值可以是任意的。由图５可知该配置寄存器实际上只用了ｂｉｔ６与ｂｉｔ５两位，用以定义分辨

率和转换时间，其对应关系如表３所列，上电时的默认分辨率为１２位，但转换速率最低。由该表还可以看出，当分辨率提高１位时，转换速

率成倍下降，这在实际应用中是需要考虑的，必须根据实际需要来权衡分辨率与速率之间的关系。

８ DS1822的应用电路
由ＤＳ１８２２与ＤＺＴ－５１２单总线温度巡检仪组成的测温电路如图６所示，通过ＤＺＴ－５１２单总线温度巡检仪就可对单总线上所有

的ＤＳ１８２２进行数据采集、并完成显示及报警设定，读写数据距离达６００米，ＤＳ１８２２经ＲＳ２３２口与ＤＺＴ－５１２相连，将

温度数据送入计算机进行分析处理。从图中可看出，由ＤＳ１８２２组成的测温系统具有布线结构简单、可靠性高、成本低的特点。
９ 结束语
单总线技术以其线路简单、硬件开销小、成本低廉、软件设计简单等优势有着无可比拟的应用前景。基于单总线技术的ＤＳ１８２２在未来的

测温领域中必将得到广泛的应用。