摘要：数字温度传感器因其低成本、易使用、无需校准等特点近年来得到广泛应用，其中以ds18b20为代表。目前常用的数字温度传感器与传统的铂温度传感器相比，测量精度还不够高。本文介绍的tsic系列的精度可达到±0．07℃，并且具有长期稳定性。
引言
tsic是ist（innovativesensortechnology）公司单总线温度传感器ic的注册商标。tsic产品系列由集成芯片和已校准的温度传感器组成，内部集成了用于模拟或数字信号输出的信号转换器。tsic系列的测量精度为±0．5～±0．07℃，是目前精度*的数字温度传感器ic，优于diny（1／3dinb）铂传感器的精度。信号分辨率为0．1～0．004℃。tsic不仅有出色的精度，而且具有长期稳定性。ist公司还提供tsic的精度范嗣偏移定制校准服务。
tsic系列有标准0～1v模拟电压输出、比例10％～90％v+电压输出和11位数字信号输出3种方式，用户可根据自己的需求选择适用的型号。tsic的低功耗（典型值为30μa）使其非常适合移动应用。tsic还有无需校准、转换速度快（100ms）和易使用等优点。
1、计算公式和通信协议
1．1tsic输出信号的计算公式
◆数字输出：t=（digital_signal／2047×（ht～lt）+lt）℃
◆模拟输出信号：t=（sig[volt]×（ht-lt）+lt）℃
◆比例输出信号：t=（（sig[v]／vdd[v]-0．1）／0．8×（ht-lt）+lt）℃
不同的型号有不同的lt和ht，例如精度±0．1℃的tsic50x，其lt=-10，ht=60。
1．2用于tsic的zacwire通信协议
zacwire是一种单线双向通信协议。位编码类似于时钟信号嵌入数据信号中的曼彻斯特编码（信号的下降沿以固定周期产生）。这样协议对两个ic之间通信时波特率的差异就很不敏感。
在终端用户应用中，tsic传送温度信息，另一个ic（通常是mcu）通过zacwire读温度数据。
tsic发送长度为1字节的数据包。这些包由1个起始位、8个数据位和一个奇偶校验位组成。常用的波特率是8kbps（125μs位宽）。信号的常态是高电平。当传输开始，起始信号发生，紧接着是数据位（先高后低），包的结尾是偶校验位。zacwire数据包如图1所示。
tsic提供11位分辨率的温度数据，11位数据不能在单个包中传递。一个来自tsic的完整温度数据包由2个包组成。第1个包包含高3位温度信息，第2个包包含低8位温度信息。在第1个传输包的末端和第2个传输包的开始之间有一个宽度为二分之一信号位宽的高信号，即停止位。来自tsic的全zacwire温度数据包如图2所示。
zacwire的位格式是占空比编码。起始位：50％占空比，用于设置闸门时间。逻辑1：75％占空比。逻辑0：25％占空比。停止位：信号高电平，持续半位宽度时间。在包中的字节之间有一个半停止位时间。zacwire位编码时序如图3所示。
2、硬件设计
图4是某个应用中与tsic相关部分的电路图。
图中温度传感器u2的图标借用了晶体管的图标，该设计兼容ds18b20和tsic，如果使用tsic则不接r2。引脚2是数据线，引脚3是传感器的电源。
传感器的电源没有直接接到vcc，原因如下：mcu可以用中断方式或查询方式读tsic的数据。当连接zacwire信号到mcu的引脚时，能够在起始位的下降沿引发一个中断，使mcu转向中断服务程序isr。当使用查询方式时，mcu必须发起读温度操作，这可以用mcu的一个引脚提供电源到tsic来实现。当mcu要读温度时，该引脚首先给tsic供电，大约65～85ms后它将收到一个温度数据包。这种开关tsic的方法有额外的好处，就像掉电模式，可以将静态电流从通常的45μa减小到0。
tsic是一种混合信号ic，需要低噪声供电。通过mcu的引脚供电易受mcu电源的数字噪声的影响，因此要在mcu的供电引脚加一个rc滤波器，即图4中的r1和c，c尽可能接近tsicv+和地。
在装配时要特别注意安装工艺会影响精度。sop-8封装适用于pcb自动组装，但是回流焊工艺会影响已校准的精度。为了用这种封装实现高精度，ist公司提供组装后的校准。在小批量应用中应选用to92封装，使用冷连接工艺安装。to92封装还可以装在不锈钢探头中。
为tsic提供电源的mcu引脚要由一个强cmos推挽驱动器来驱动，图4中用p3．5为tsic供电。stc11l16xe是可以选择端口工作模式的，可以将p3．5配置为强推挽输出模式。经实验zacwire线用普通的8051端口就可以。
3、软件设计
3．1怎样读包
测量起始位下降沿和上升沿之间的时间，该时间（tstrobe）就是选通时间，其宽度为位宽度（bitwindow）的一半。再等待一个tstrobe的时间，即在下一个下降沿，开始采样zacwire信号。因为每个位都以一个下降沿开始，所以每个位的采样窗口都会复位。这意味着从起始位开始的比特流将不会发生误差。
建议当捕获起始位时，zacwire信号的采样率至少为正常波特率的16倍。因为正常波特率是8khz，当捕获tstrobe时要求zui小128khz的采样速率。
当起始位的下降沿产生时，它引发mcu进入一个计数循环，递增一个内存位置，直到看见zacwire信号的上升沿。该计数值就是tstrobe。在获得tstrobe后，mcu就可以简单地等待下面9个下降沿（8个用于数据，1个用于奇偶校验）。在每个下降沿之后，mcu等待tstrobe期满，然后采样下一个位。
下面给出一个tsic506的应用例子，使用其他型号的传感器时测量范围和计算公式需要调整。
3．28051c语言代码
代码使用查询方式读tsic数据。代码中对于选通时间并没有进行测量，而是用延时函数估计。延时函数delay_10us是用逻辑分析仪对stc11l16xe标定的，使用其他mcu需要重新标定。
4、结语
tsic温度传感器与其他单总线温度传感器相比，具有精度高、测量范围宽、同等分辨率下转换速度快、操作简单、支持模拟输出等优点。tsic与铂传感器相比，在校准范围内精度可以更高。tsic系列温度传感器ic具有*的性价比，在需要高精度测温的场合具有良好的应用前景。