DS1821使用說明

DS1821使用說明

寫在前面：

本文內容部分取材自DALLAS公司的DATASHEET資料，再加上個人的一些使用經驗，如有錯誤，歡迎指正。

最近利用時間，將DS1821的溫度電路做起來了，光是看datasheet就耗掉很多的時間，英文當初沒學好，這時才知道重要。僅將DS1821的使用上的一些重點，以及一些datasheet文件把他中文化，讓網友可以參考。至於實際應用的電路，會另闢文章說明，供大家參考。

DS1821概述

1.DS1821是一顆由DALLAS公司出品的溫度sensor，解析度為1∘C，溫度範圍為-55∘C ～+125∘C。

2.只要使用一支腳，就可以控制DS1821的各種功能，基本上我覺得，他已經算是一個微處理器了。雖然他只有3支腳，一支接正電源，一支接GND，一支是控制腳。所以在控制上，他可以節省使用I/O接腳，對於簡化電路來說，是非常好的選擇。

3.輸出訊號是數位8bits訊號，不是類比訊號，因此可以省去AD轉換的麻煩，輸出的資料可以直接給各種數位電路直接使用處理，對於一些非電子科系的單晶片設計者來說，算是非常簡單易用的。

4.我個人覺得DS1821唯一的缺點是，價格太貴了，市面上的售價大概是150元左右。

DS1821外觀包裝

DS1821的操作模式

1-wire bus模式

這真的很難翻譯，DALLAS公司把這種模式定義成一種通信協定模式，我把他稱為單線控制模式。當DS1821進入此模式時，使用者可以對DS1821下達指令，包括設定DS1821各種功能，寫入資料或是讀出DS1821內部的暫存器資料或是溫度資料。DS1821的資料都是存放在EEPROM中，因此使用者不用擔心資料會因為停電後就會消失。

自動調溫模式（thermostat mode），

此模式可以讓DS1821依據設定在T_H及T_L暫存器內的值，判斷溫度是否高低於T_H，當溫度高於T_H，DQ腳輸出為High（條件是狀態暫存器的POL bit=1），然後維持這個狀態，直到溫度低於T_L的設定溫度時，DQ腳位電位會轉態為Low電位。如果狀態暫存器的POL bit=0時，則狀態正好相反。那就是溫度高於T_H時，DQ腳輸出是Low，然後維持狀態，一直到溫度低於T_L時，DQ腳才會輸出High，這有點像是磁滯控制的方式。

自動調溫模式的設定，也必須先在1-wire bus模式下先做好設定後，才能使用。而且當自動調溫模式使用後，如果溫度已經低於T_L或是高於T_H設定的溫度時，狀態暫存器中相對的THF及TLF旗標，也會被設定為1，並且不會歸0，必須由使用者寫入0。因此可以經由判斷THF或是THL旗標，得知溫度是否達到T_L或是T_H的設定。這個模式的DS1821，本身就像一個單純的溫度開關，所以被稱為自動調溫模式（thermostat mode）。

DS1821的暫存器

狀態/結構暫存器（status/configuration register）

這個暫存器是DS1821非常重要的一個暫存器，所有DS1821的動作模式設定，或是旗標狀態，都跟他有關，因此要使用DS1821，必須先了解這個暫存器的內容意義。

R	R	R	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W
DONE	1	NVB	THF	TLF	T/R	POL	1SHOT
bit7							bit0

R表示只能讀

R/W表示能讀跟寫

這些可讀寫的bit，都是EEPROM方式。

bit 7 DONE位元，當DS1821設定在1SHOT模式時，指示是否已完成溫度轉換工作，當完成時，本位元會被設定成1。

bit 6 無作用。

bit 5 NVB位元，指示EEPROM是否正在進行寫入資料工作，當本位元為0時，表示EEPROM閒置中。當本位元為1時，表示EEPROM正在處理資料讀寫中。

Bit 4 THF位元，THF=0時，表示目前量測的溫度沒有超過儲存在T_H暫存器內的設定值。THF=1時，表示目前量測的溫度已經超過儲存在T_H暫存器內的設定值。當本位元被設定為1時，必須由使用者自行再設定回0，不會自動歸零。

Bit 3 TLF位元，TLF=0時，表示目前量測的溫度沒有低於儲存在T_L暫存器內的設定值。THF=1時，表示目前量測的溫度已經低於儲存在T_L暫存器內的設定值。當本位元被設定為1時，必須由使用者自行再設定回0，不會自動歸零。

Bit 2 T/R位元，T/R=0時，表示DS1821開機時是處於1-wire模式。而當T/R=1表示DS1821開機時是處於自動調溫模式（thermostat mode）。

Bit 1 POL位元，POL=0時，表示DS1821設定成自動調溫模式時，他的動作輸出（DQ腳位）電位是Low準位，而當POL=1時，表示DS1821設定成自動調溫模式時，他的動作輸出（DQ腳位）電位是High準位。

Bit 0 1SHOT位元，1SHOT=0時，表示連續溫度轉換模式。而當1SHOT=1時，表示1SHOT模式。

1-wire bus模式系統

由於DS1821只有一條傳輸腳，因此所有的動作都只能透過串列訊號，將指令送進DS1821中，bit0（LSB）先進，bit7（MSB）最後進入。使用者要做的，就是利用單晶片這類的可程式硬體，將DS1821的指令變成串列資料送進DS1821中，以便控制DS1821的動作。

硬體結構，請見下圖

指令傳送步驟順序

1.硬體重置Initialization

藉由reset動作，使DS1821重置，重置的步驟如後所述。

I. 先將DQ腳電位拉到Low準位，並且要維持最少480us的時間。DS1821在剛接上電源時，他的DQ腳位是處於High準位的，如果DQ腳沒有處於High準位，請先將DQ腳拉到High準位。因此要重置DS1821時，必須先將DQ腳拉低到Low準位至少480us的時間。

II. 此時DS1821在DQ腳拉低準位Low超過480us後，使用者必須先判斷DQ腳是否真的已經變為Low準位？確定DS1821 DQ腳位變為Low準位後，DS1821又會自動將DQ腳準位重新拉高到High準位，並且維持約60～240us時間。這時使用者必須判斷DS1821 DQ腳位，是否真的已經回到High準位。

III. 維持DQ腳在High準位420us左右的時間，以確保訊號正確。

2.DS1821功能指令

在DS1821硬體重置完成後，也就是已經進入1-wire bus模式，接下來就可以對DS1821下達各種指令了。DS1821的指令共有9種，並且以十六進位的數字表示，分述如下，使用者使用時，直接將這些十六進位的數字傳輸給DS1821就可以達到控制DS1821的目的。

溫度讀取指令，代碼AAh

開始溫度轉換指令，代碼EEh

停止溫度轉換指令，代碼22h

寫入資料到溫度上限T_H暫存器指令，代碼01h

寫入資料到溫度下限TL暫存器指令，代碼02h

讀取資料到溫度上限T_H暫存器指令，代碼A1h

讀取資料到溫度下限TL暫存器指令，代碼A2h

寫入資料到狀態暫存器指令，代碼0Ch

讀取狀態暫存器的資料指令，代碼ACh

讀取計數器的資料指令，代碼A0h

載入斜率累加器的資料到計數器暫存器內的指令，代碼41h

3.資料傳輸

當指令已經傳給DS1821後，接下來就是傳輸資料給DS1821，以便將資料寫入DS1821相關的暫存器中。有些功能指令是沒有本步驟的，如溫度讀取指令或是溫度轉換之類的指令。

控制DS1821一定都是遵循上述的3個步驟進行，而且要注意時序上的控制。

自動調節溫度模式Thermostate mode

本模式其實在前面已經敘述過，只是將狀態暫存器的T/R位元設定成1即可，設定的方式也是先進入1-wire bus模式，然定完成即可在DS1821送電後，就進入自動調節溫度模式Thermostate mode。

時序控制說明

茲將DS1821的控制方法，以時序步驟說明，以方便網友參考。

將DS1821寫入資料程序：

記得一件事，DS1821一次只能寫入一個資料，如果寫入的資料有兩個（因為設定狀態暫存器一定是要寫入資料到DS1821兩次的，一次是告訴DS1821我要使用狀態暫存器，第二次寫入的就是這個狀態暫存器裡面我要設定的值，這點是網友必須要注意的。），比如說先寫入0x0C後，還要再寫入另一個資料，就必須再重複下面的步驟6~11一次。

1.先將DQ PIN High 1us。

2.再將DQ PIN 拉到Low電位，時間最少要480us以上。

3.然後再將DQ PIN拉高到High準位，這時DS1821會偵測上升緣訊號並且會等待15~60us後，又會自動的將DQ PIN拉低到Low電位約60~240us。

4.確定上述步驟DQ PIN已被拉到Low準位後，再判斷DQ PIN是否又自動再度將DQ PIN拉高到High準位。如果DS1821已經將DQ PIN拉高到High準位，表示DS1821已經完成初始化設定，並且已經可以開始接受指令。

5.程式延遲420us，以確保DS1821正確完成上述動作，然後就可以開始對DS1821下達指令。

6.記得先將0x0C數值先寫入DS1821，然後再寫入其他數值資料到DS1821中。寫入這個0x0C值的用意是做什麼？請到前面的資料複習一下，要把前面的內容消化一下喔！還要記得，寫完0x0C後，還要再寫入什麼值？DS1821才會收到完整的命令？這就交給網友去想了（參考前面的說明吧！）。也要記得這些數值，都要用程式把它變成串列的資料（就是步驟6～10的動作），然後送到DS1821中。

7.如果寫入0到DS1821時，只要把DQ腳電位拉低即可。

8.如果寫入1到DS1821時，就要先把DQ腳拉低約1us後，再將DQ腳拉到High。

9.保持資料狀態要60～120us的時間。

10.將DQ腳拉高到High，也就是說，每寫入一個bits後，就必須要把DQ腳拉到High。

11.回到步驟7，寫入下一個bit，直到寫完8個bit的資料為止。(就是寫入0x0C數值到DS1821中的意思)

如果要繼續寫入下一個數值到DS1821中時，就再重複上面的步驟6～10。只是在步驟6時的寫入的資料不一樣喔！網友應該知道我在說什麼吧？

將DS1821設定為溫度轉換的程序：

1.先將DQ PIN High 1us。

2.再將DQ PIN 拉到Low電位，時間最少要480us以上。

3.然後再將DQ PIN拉高到High準位，這時DS1821會偵測上升緣訊號並且會等待15~60us後，又會自動的將DQ PIN拉低到Low電位約60~240us。

5.程式延遲420us，以確保DS1821正確完成上述動作，然後就可以開始對DS1821下達指令。

6.寫入0xEE數值到DS1821中。 寫入0xEE這個值的用意是做什麼？請到前面的資料複習一下，要把前面的內容消化一下喔！

7.如果寫入0到DS1821時，只要把DQ腳電位拉低即可。

8.如果寫入1到DS1821時，就要先把DQ腳拉低約1us後，再將DQ腳拉到High。

9.保持資料狀態要60～120us的時間。

10. 降將DQ腳拉高到High，也就是說，每寫入一個bits後，就必須要把DQ腳拉到High。

11. 回到步驟7，寫入下一個bit，直到寫完8個bit的資料為止。

將DS1821內部溫度資料讀出的程序：

1.先將DQ PIN High 1us。

2.再將DQ PIN 拉到Low電位，時間最少要480us以上。

3.然後再將DQ PIN拉高到High準位，這時DS1821會偵測上升緣訊號並且會等待15~60us後，又會自動的將DQ PIN拉低到Low電位約60~240us。

5.程式延遲420us，以確保DS1821正確完成上述動作，然後就可以開始對DS1821下達指令。

6.寫入0xAA數值到DS1821中，寫入這個值的用意是做什麼？也請到前面的資料複習一下，要把前面的內容消化一下喔！。也要記得這些數值，都要用程式把它變成串列的資料，然後送到DS1821中。

7.如果寫入0到DS1821時，只要把DQ腳電位拉低即可。

8.如果寫入1到DS1821時，就要先把DQ腳拉低約1us後，再將DQ腳拉到High。

9.每個bit資料要保持資料狀態60～120us的時間。

10. 將DQ腳拉高到High，也就是說，每寫入一個bits後，就必須要把DQ腳拉到High。

11. 回到步驟7，寫入下一個bit，直到寫完8個bit的資料為止。 (就是寫入0xAA這個數值到DS1821中的意思)

接下來是讀出DS1821內部的溫度資料：

12. 將DQ腳拉到Low約1us。

13. 再將DQ腳拉到High。

14. 延時15us。

15. 判斷DQ腳的準位為0或1，這個就是從DS1821讀出的資料。

16. 每個bit資料要保持資料狀態60～120us的時間。

17. 回到步驟15，讀取下一個資料，直到8個bit的資料讀完為止（8bit的溫度資料）。

從上面的設定程序，我們可以得到一個結論，那就是DS1821平時是不會做出任何的輸出動作的，一定要由使用者下達命令（指令）給它，他才會將結果輸出。而且不論是做哪種讀寫動作，步驟1～步驟5都是一定會用到的。所以每個DS1821的指令運用，使用者必須要確實去了解，就自然能夠完全的操作這顆DS1821了。

還有就是狀態暫存器（status/configuration register） 主宰了整個DS1821的動作，因此要寫什麼樣的資料到狀態暫存器，是使用者最要注意的一件事。

DS1821FAQ集

聯絡EMAIL：rushoun@gmail.com

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