数据记录器家族的最新成员是DS1616。DS1616采用 DS1615的所有功能，并增加了一个3输入MUX'ed到数字转换器(ADC)，以允许记录 温度和多达3个外部传感器，产生电压输出。该功能允许 记录温度、湿度和压力，以 货物运输过程中的条件为例。

这些设备主要用于两种应用。首先，它们提供了 独立便携式数据记录器所需的大部分功能。便携式数据记录仪通常用于监控运输中的易腐产品 ，暖通空调评估，环境研究和许多其他应用。作为第二种 类型的应用程序，它们可以被设计成一个系统，其主要功能是 监测温度或其他传感器以外的东西，但仍然可以从维护数据历史中受益。系统 通常可以从环境监测中受益，以确保可靠的运行。此信息可访问 ，用于校准、维护和保修信息。本应用笔记将讨论如何在这两种类型的应用中使用DS1615 和DS1616。表1提供了DS1615和DS1616的许多特性的快速概述 。

表1。DS1615特性

芯片架构

中的框图图1显示主控件和内存块之间的关系。该器件有六个主要数据组件:1)32字节的实时时钟和控制块，2)32字节的 用户NV RAM, 3)可选的64位激光序列号，4)96字节的报警事件/持续时间内存，5) 128字节的直方图RAM, 6) 2048字节的数据存储器。所有的存储器被安排在一个单独的 线性地址空间中，这在控制寄存器和存储器映射中加以说明。

如图1所示，控制块提供了以预定的 间隔进行测量所需的逻辑，并将结果数据写入适当的内存位置。控制逻辑还 根据用户可编程的上限和下限阈值限制监控数据，并提供 适当的响应，其中可以包括脉冲/INSPEC\或/OUTSPEC\引脚或驱动/INT\引脚 活动。控制块还监视/ST\(开始/状态)引脚，该引脚通常连接到按钮 开关。

从图中也可以看出，到芯片的串行接口由6个引脚组成。三个引脚 (SCLK, I/O和/RST)是用于嵌入式微控制器应用的串行接口， 两个引脚(TX和RX)是用于RS-232通信的UART串行接口，最后一个引脚 (COMSEL)用于选择使用哪种类型的接口。最后，振荡器电路为实时时钟和来自32.768 kHz晶体的UART提供 时间基。

DS1616增加了一个带有3输入ADC的额外模块。3个ADC输入被MUX连接到同一个 ADC，以减少由多个ADC引起的通道到通道错误。

图1所示。DS1615框图

应用:DS1615作为便携式数据记录器

DS1615为需要低成本便携式 温度数据记录仪的应用提供了廉价的集成解决方案。如果还需要监控外部 传感器，则DS1616可以在本例中轻松取代DS1615。图中图2说明了使用该设备的一种可能的设计 实现。在本例中，DS1615提供了系统 的主要功能，并通过RS-232串口与主机通信。这个 原理图中的几个组件是可选的，因为它们提供了某些应用程序可能不需要的功能。

至少，DS1615要求电池，晶体，5V电源和串行收发器 提供设备正常工作。原理图中所示的电池是3.6V锂 电池，但也可以使用其他类型的电池。蓄电池电压 应不低于2.7V，但不超过工作电压CC (working V)的90%，以保证设备的可靠运行。至于晶体，应使用32.768 kHz晶体 和6 pF指定负载。有关水晶选择和布局的更多信息，请参阅 应用说明58，达拉斯实时时钟的水晶注意事项。

在图2中，通过将COMSEL (通信选择)引脚拉到地来选择DS1615的UART串行接口。TX和RX引脚连接到DS275线供电 RS-232收发器芯片，该芯片将信号转换为RS-232电压水平。该芯片提供比传统电荷泵收发器更低的 电流操作。

低降稳压器为DS1615和DS275的V(CC)引脚提供5V电源。图2中使用的稳压器是ST Microelectronics L7805ABZ (www.ST.com)。稳压器的输入由主机的DTR RS-232输出提供。为了使该电路发挥作用， DTR引脚必须处于间隔状态(即它必须是正RS-232电压)。在 DTR引脚和电路之间的二极管提供保护，以防DTR无意中被驱动到标记状态 (负RS-232电压)。DTR引脚上所需的最小电压取决于所用稳压器的 特性。所需的最小DTR电压是 允许稳压器向DS1615的V(CC)引脚提供至少4.0V的电压。考虑到这一点，如果DTR引脚不提供至少7V，则应使用低差 稳压器。此外，一个低 功率调节器将有助于确保RS-232引脚可以为 电路提供所需的电流。低功率、低降稳压器在商业市场上广泛使用。

这个参考原理图中的纯可选组件是一个按钮开关和两个led。 按钮开关可用于指示数据记录仪开始采样温度，并轮询 DS1615的数据状态。连接到STpin的按钮开关是可选的 ，因为DS1615可以由主机系统直接编程来执行这些功能。在大多数 应用程序中，最好在按钮中进行设计，因为从主机系统上的设备编程到将其放置在需要 监控的环境中，可能会有一个显著的时间间隔 。

led也是可选的，为设备的最终用户提供视觉指示。应该使用低功率 led，因为它们可以提供1mA或更少的足够发光。通常，绿色 LED连接到/INSPEC\引脚，红色LED连接到/OUTSPEC\引脚。当数据记录 任务启动时，/INSPEC\和/OUTSPEC\引脚都被脉冲四次。当/ST\引脚使用 轮询数据状态时，/INSPEC\或/OUTSPEC\引脚被脉冲四次。如果所有收集的数据都在用户编程的高温和低 温度阈值限制内，则/INSPEC\引脚 会被脉冲。如果任何收集的数据落在这些 限制之外，/OUTSPEC\引脚将被脉冲。

注意，只有在与主机系统通信时，DS1615才需要V(CC)。换句话说， V(CC)仅用于为DS1615的串行接口部分供电。在典型的应用程序中，原理图中所示的 温度数据记录模块将连接到PC 或其他主机系统的串行端口。然后，该设备将由用户编程。编程完成后，将设备 从串行接口移除，放置在需要温度监测的区域。当监视作业完成后，数据记录模块将再次连接到串行端口 ，以将其数据下载到主机系统。

图2。DS1615作为便携式数据记录器

嵌入式系统中的DS1616

在第二个主要应用中，DS1616在更复杂的系统中用作专用的温度、湿度和压力 数据记录器。在这种类型的应用中，DS1616是一个较大的 系统的组件，并直接与驻留在同一 系统中的微处理器或微控制器通信。通信通过三线同步串行接口进行，该接口由 SCLK、I/O和/RST引脚组成。在这种类型的应用程序中使用DS1616将系统从测量和存储数据以及跟踪时间的 开销中解放出来。此外，还简化了系统的软件 开发。在这个 示例中，如果只需要时间和温度，DS1615可以很容易地代替DS1616。

图3说明了DS1616直接与8051 微控制器接口的一种可能的应用。在本例中，三个微控制器端口引脚用于通过串行接口与 DS1616通信。

图3。嵌入式系统中的DS1616

还请注意，DS1616的中断输出引脚(/INT\)连接到 微控制器的中断输入端。DS1616可以编程为提供中断信号，如果任何传感器的 数据落在用户编程的阈值限制之外。该设备还可以提供一个时间报警 中断，以便系统可以编程，以完成某些事件在特定的时间。这些 功能允许DS1616在需要采取行动时向系统发出警报。最后，请注意 COMSEL(通信选择)引脚连接到V(CC)。这指示DS1616通过 三线接口进行通信。

编程

DS1615和DS1616的操作非常简单。开始数据记录过程只是一个 问题，1)用当前时间初始化RTC, 2)编程 数据记录器的特性(例如采样率，数据记录器启动方法等)，以及3)提供启动信号， 告诉数据记录器开始采样数据。

虽然这里不会详细介绍如何对这些寄存器进行编程，但将简要介绍 的功能。请参阅数据表，了解以下要讨论的 寄存器的详细说明。

启动数据记录过程的第一步是初始化RTC。RTC以BCD格式跟踪秒、 分钟、小时、星期、月、日期和年(具有闰年补偿)。所有这些信息都保存在一系列的7个寄存器中。另外一组报警寄存器 也可用于需要一天中的时间中断信号的应用程序。

数据记录仪的操作特性也需要由用户通过 控制寄存器进行编程。表2说明了一些可以通过控制寄存器 编程的操作特性。

表2。DS1615/DS1616编程能力

在对RTC和数据记录器寄存器进行编程之后，开始一个 数据记录器任务所需要的就是一个启动信号。这可以通过通过按钮 开关或通过串行接口上的指令提供外部启动信号来完成。启动方法由用户 在其中一个控制寄存器中编程。

命令

通过使用通过串行接口发出的五个简单 命令来完成DS1615或DS1616的编程和检测。本节将简要介绍 这些命令的功能。有关更详细的描述，请参阅数据表。下面描述 五个指令以及每个十六进制操作码。

写字节(22h)
该命令用于将一个字节写入RTC寄存器、控制寄存器和用户 NVRAM。该命令用于初始化RTC，编写运行特性，并将 数据写入用户NVRAM。

阅读页(33小时)
Read Page命令用于从内部 内存中读取最多一页的数据(32个连续字节)。

规格试验(44h)
该命令用于指示设备提供所收集 数据状态的可视化指示(即是否有任何温度测量超出用户编程的阈值)。

读取温度/数据(55h)
读取温度/数据命令用于指示DS1615或DS1616立即 温度/数据测量。该命令仅在设备当前没有执行 数据日志任务时才起作用，并且在DS1616中，需要读取的通道是启用的。

清除内存(A5h)
Clear Memory命令用于清除数据表和直方图内存以及 和其他一些寄存器的内容。作为防止意外清除数据的安全措施，该命令 只能在控制寄存器中的CLR位已设置时执行。

数据存储:数据日志和直方图功能

DS1615和DS1616都是非常灵活的记录设备，因为它们提供了两种主要的 收集数据的方法。它们提供了来自不同 内存区域的数据的数据表和直方图。

数据表的功能是将采样结果依次写入数据表 内存块。在datalog内存中总共可以记录2048个数据样本。在DS1616中，这个 内存在所有启用的通道之间共享。

第二个数据收集功能是提供给定时间段内的直方图的能力。 直方图数据由位于直方图内存 块中的一系列63个两字节数据箱提供。每个bin由一个16位二进制计数器组成，每次采集的数据值 落在bin的范围内时，该计数器增加。转换完成后，与数据关联的bin将增加 。由于每个数据仓包含两个字节，因此在 每个数据仓中总共可以累积65,535个样本。如果测量更多的样本，则数据仓将保持在最大值。换句话说， 在发生溢出时，数据桶值不会滚转。

数据直方图最有用的一个方面是，它允许对数据进行 更长时间的监视，而不是仅使用数据内存。虽然datalog内存允许 用户准确地确定特定时间的数据是什么，但它只为 数量有限的数据样本提供这些信息。相比之下，直方图没有向用户提供 特定时间的数据，但它确实向用户提供了每个数据范围被测量的总次数，并且 增加了可以收集的数据点的总数。这是显而易见的，因为在给定的数据范围内，每个数据 bin最多可以计数65,535个样本。

图4和图5分别展示了一个假设的数据图和直方图。注意，数据表 显示最多记录了2048个数据样本。另一方面，直方图显示了一个 示例，其中收集了超过2048个样本。

图4。温度Datalog

图5。温度直方图

内存使用情况

显然，使用数据记录器时的一个关键因素是确定数据记录器在耗尽内存并因此丢失可能重要的数据之前能够监视 环境多长时间。当然，这个问题的答案 取决于可用的数据内存总量和 采样率。由于DS1615和DS1616都配备了2048字节的数据存储器， 关键参数是采样率，在DS1616的情况下，是启用的通道数。表3说明了DS1615基于不同采样率的使用持续时间。如 表中所示，DS1615可以记录34.13小时到360天以上的数据，而不会丢失数据， 取决于采样率。当只启用 一个通道时，DS1616将具有与DS1615相似的内存使用情况，但是当启用2个通道时将除以2，或者当启用 3或4通道时将除以4。

然而，也应该考虑使用直方图。例如，如果为DS1615选择每 分钟一次的采样率，则填充数据存储器的时间将略少于一天又 半。相比之下，每个直方图bin可以存储超过45天的数据样本(65,535 样本/每分钟1个样本= 45.5天)。显然，直方图记忆可以提供 延长设备使用时间的方法。虽然在填满datalog内存后会丢失一些数据样本的确切时间 ，但不会丢失每个样本的值。

表3。数据运行时长

电池寿命

使用DS1615时的另一个考虑因素是电池寿命。电池寿命是 电池容量、电池过温放电特性和设备使用的电流 的函数。

确定电池寿命的一个快速方法是简单地确定电池的容量并除以 设备消耗的平均电流。确定 DS1615的平均电流消耗是一个简单的计算，取决于采样率。下面的等式 演示了如何确定平均电流。对于DS1616，计算可能会更加 复杂，这取决于外部传感器的类型及其电源。

如果我们假设最坏的电池消耗情况，DS1615每分钟采样一次 温度，那么T = 1分钟，I(avg)计算如下。

一旦计算出平均电流，电池的寿命就是简单地用电池 容量除以这个值。例如，Ray-O-Vac BR2032锂电池的额定 容量为195mAH。将此容量除以1.7µA的平均电流，电池寿命为 12。如果不关机的话，可以用7年!显然，增加采样间隔时间 将进一步延长电池寿命。表4显示了几种普通锂 电池使用不同采样周期的预计寿命。

表4。电池寿命

上述计算是基于室温下的标称操作条件。需要考虑的最关键的 电池特性是电池电压。蓄电池电压 应不低于2.7V，但不大于工作电压CC (working V)的90%，以保证设备的可靠运行。使用 时应特别小心。0V锂电池。必须特别考虑两个变量。首先，必须理解 3.0V电池的标称电压会随着温度的降低而降低。其次，标称电池 电压将在电池的使用寿命期间缓慢下降。设计人员必须选择一种电池 ，在预期的温度范围内满足最低电池电压规格，并在 最终用户的时间框架要求。

另一方面，3.6V锂电池不太可能违反最低电池要求，因为 它们具有更高的标称电压和更好的温度特性。但是，设计者 在使用这种类型的电池时必须确保V(CC)足够大，以确保电池 不违反电池最大电压规格。

不存在适用于所有应用的完美电池。设计师必须确定其最终产品的特性 ，并选择最符合其要求的电池。