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1631A

器件型号:1631A
器件类别:传感器   
厂商名称:Maxim Integrated
厂商官网:https://www.maximintegrated.com/en.html
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1631A器件文档内容

                                                       DS1631/DS1631A/DS1731

                                                                  High-Precision Digital
                                                       Thermometer and Thermostat

www.maxim-ic.com                              PIN CONFIGURATIONS

FEATURES                                               SDA 1         8  VDD

DS1631 and DS1631A Provide 0.5C                     SCL 2         7  A0

    Accuracy over a 0C to +70C Range                 TOUT  3       6  A1
DS1731 Provides 1C Accuracy over a
                                                       GND 4         5  A2
    -10C to +85C Range
DS1631A Automatically Begins Taking                            SOP

    Temperature Measurements at Power-Up               (DS1631U+, DS1631AU+,
Operating Temperature Range: -55C to
                                                             DS1731U+)
    +125C (-67F to +257F)
Temperature Measurements Require No                   SDA 1         8 VDD

    External Components                                SCL 2         7 A0
Output Resolution is User-Selectable to 9,                          6 A1
                                                       TOUT  3       5 A2
    10, 11, or 12 Bits
Wide Power-Supply Range (+2.7V to +5.5V)              GND 4
Converts Temperature-to-Digital Word in
                                                            SO (150mil and 208mil)
    750ms (max)                                             (DS1631Z+, DS1631S+)
Multidrop Capability Simplifies Distributed
                                                       See Table 2 for Pin Descriptions
    Temperature-Sensing Applications
Thermostatic Settings are User-Definable     APPLICATIONS

    and Nonvolatile (NV)                       Network Routers and Switches
Data is Read/Written Through 2-Wire Serial    Cellular Base Stations
                                               Portable Products
    Interface (SDA and SCL Pins)               Any Space-Constrained Thermally Sensitive
All Three Devices are Available in 8-Pin
                                                  Product
    SOP Packages and the DS1631 is Also

    Available in a 150mil SO package--see

    Table 1 for Ordering Information

DESCRIPTION

The DS1631, DS1631A, and DS1731 digital thermometers provide 9, 10, 11, or 12-bit temperature
readings over a -55C to +125C range. The DS1631 and DS1631A thermometer accuracy is 0.5C
from 0C to +70C with 3.0V  VDD  5.5V, and the DS1731 accuracy is 1C from -10C to +85C with
3.0V  VDD  5.5V. The thermostat on all three devices provides custom hysteresis with user-defined trip
points (TH and TL). The TH and TL registers and thermometer configuration settings are stored in NV
EEPROM so they can be programmed prior to installation. In addition, the DS1631A automatically
begins taking temperature measurements at power-up, which allows it to function as a stand-alone
thermostat. Communication with the DS1631/DS1631A/DS1731 is achieved through a 2-wire serial
interface, and three address pins allow up to eight devices to be multidropped on the same 2-wire bus.

Pin descriptions for the DS1631/DS1631A/DS1731 are provided in Table 2 and user-accessible registers
are summarized in Table 3. A functional diagram is shown in Figure 1.

                                              1 of 15                                    102307
                                                                                DS1631/DS1631A/DS1731

Table 1. ORDERING INFORMATION

  ORDERING         PACKAGE                                 DESCRIPTION
    NUMBER         MARKING
              D1631 (See Note)    DS1631 in Lead-Free 8-Pin SOP
DS1631U+                          DS1631 in Lead-Free 8-Pin SOP, 3000 Piece Tape-and-
              D1631 (See Note)    Reel
DS1631U+T&R                       DS1631 in Lead-Free 150 mil 8-Pin SO
              DS1631Z (See Note)  DS1631 in Lead-Free 150 mil 8-Pin SO, 2500 Piece Tape-
DS1631Z+                          and-Reel
              DS1631Z (See Note)  DS1631A in Lead-Free 8-Pin SOP
DS1631Z+T&R                       DS1631A in Lead-Free 8-Pin SOP, 3000 Piece Tape-and-
              1631A (See Note)    Reel
DS1631AU+                         DS1631 in Lead-Free 208 mil 8-Pin SO
              1631A (See Note)    DS1631 in Lead-Free 208 mil 8-Pin SO, 2000 Piece Tape-
DS1631AU+T&R                      and-Reel
              DS1631S (See Note)  DS1631 in Lead-Free 300 mil 8-Pin DIP
DS1631S+                          DS1731 in Lead-Free 8-Pin SOP
              DS1631S (See Note)  DS1731 in Lead-Free 8-Pin SOP, 3000 Piece Tape-and-
DS1631S+T&R                       Reel
              DS1631 (See Note)   DS1631 in 8-Pin SOP
DS1631+       D1731 (See Note)    DS1631 in 8-Pin SOP, 3000-Piece Tape-and-Reel
DS1731U+                          DS1631 in 150mil 8-Pin SO
              D1731 (See Note)    DS1631 in 150mil 8-Pin SO, 2500-Piece Tape-and-Reel
DS1731U+T&R                       DS1631A in 8-Pin SOP
              D1631               DS1631A in 8-Pin SOP, 3000-Piece Tape-and-Reel
DS1631U       D1631               DS1631 in 208 mil 8-Pin SO
DS1631U/T&R   DS1631Z             DS1631 in Lead-Free 208 mil 8-Pin SO, 2000 Piece Tape-
DS1631Z       DS1631Z             and-Reel
DS1631Z/T&R   1631A               DS1631 in 300 mil 8-Pin DIP
DS1631AU      1631A               DS1731 in 8-Pin SOP
DS1631AU/T&R  DS1631S             DS1731 in 8-Pin SOP, 3000-Piece Tape-and-Reel
DS1631S
              DS1631S
DS1631S/T&R
              DS1631
DS1631        D1731
DS1731U       D1731
DS1731U/T&R

Note: A "+" symbol will also be marked on the package near the Pin 1 indicator

Table 2. DETAILED PIN DESCRIPTION

PIN SYMBOL                                 DESCRIPTION

1  SDA Data Input/Output Pin for 2-Wire Serial Communication Port. Open-Drain.

2  SCL Clock Input Pin for 2-Wire Serial Communication Port.

3  TOUT Thermostat Output Pin. Push-Pull.

4  GND Ground Pin

5  A2         Address Input Pin

6  A1         Address Input Pin

7  A0         Address Input Pin

8  VDD        Supply Voltage Pin. +2.7V to +5.5V Power-Supply Pin.

                                  2 of 15
                                                      DS1631/DS1631A/DS1731

Figure 1. FUNCTIONAL DIAGRAM

VDD                          CONFIGURATION REGISTER
                                  AND CONTROL LOGIC
SCL
SDA                              TEMPERATURE SENSOR
                                           and  ADC
   A0
   A1    ADDRESS              TEMPERATURE REGISTER
   A2        AND                        TH REGISTER
                                        TL REGISTER
GND    I/O CONTROL

                                                                DIGITAL  TOUT
                                                      COMPARATOR/LOGIC

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS*

Voltage on any Pin Relative to Ground -0.5V to +6.0V

Operating Temperature Range   -55C to +125C

Storage Temperature Range     -55C to +125C

Solder Dip Temperature (10s)  See IPC/JEDEC J-STD-020A Specification

Reflow Oven Temperature       +220C

* These are stress ratings only and functional operation of the device at these or any other conditions
  above those indicated in the operation sections of this specification is not implied. Exposure to absolute
  maximum rating conditions for extended periods of time may affect reliability.

                              3 of 15
                                                              DS1631/DS1631A/DS1731

DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS

                                        (VDD = 2.7V to 5.5V; TA = -55C to +125C.)

PARAMETER SYMBOL          CONDITION              MIN    MAX UNITS NOTES

Supply Voltage      VDD                          2.7    5.5        V   1
                    TERR
DS1631, DS1631A           0C to +70C,                 0.5
Thermometer Error         3.0V  VDD  5.5V
                          0C to +70C,                 1         C  2
                          2.7V  VDD < 3.0V

                          -55C to +125C               2

                          -10C to +85C,               1
                          3.0V  VDD  5.5V
DS1731              TERR  -10C to +85C,               1.5       C  2
Thermometer Error         2.7V  VDD < 3.0V

                          -55C to +125C               2

Low-Level Input     VIL                          -0.5 0.3 x VDD    V
Voltage

High-Level Input    VIH                          0.7 x  VDD + 0.3  V
Voltage                                          VDD
SDA Low-Level       VOL1
Output Voltage      VOL2  3mA sink current       0      0.4        V
Input Current Each        6mA sink current       0      0.6
I/O Pin
                          0.4 < VI/O < 0.9VDD    -10    +10        A

                          Temperature

                          conversion                    1

                          -55C to +85C                           mA

Active Supply       IDD   Temperature                   1.25           3
Current                   conversion

                          +85C to +125C               400        A
                          E2 write                      110

                          Communication only

Standby Supply      ISTBY 0C to +70C                  800        nA  4
Current

TOUT Output Logic   VOH 1mA source current       2.4               V   1

Voltage             VOL 4mA sink current                0.4        V   1

                                        4 of 15
                                                                   DS1631/DS1631A/DS1731

AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS

                                             (VDD = 2.7V to 5.5V; TA = -55C to +125C.)

PARAMETER               SYMBOL CONDITION           MIN TYP MAX UNITS NOTES

                                 9-bit resolution                  93.75

                                 10-bit                            187.5

Temperature                      resolution
Conversion Time
                        tTC      11-bit                            375    ms

                                 resolution

                                 12-bit                            750
                                 resolution

SCL Frequency           fSCL                       0               400 kHz

Bus Free Time

Between a STOP and      tBUF                       1.3                    s  5

START Condition

START and Repeated

START Hold Time         tHD:STA                    0.6                    s  5, 6
from Falling SCL

Low Period of SCL       tLOW                       1.3                    s  5
High Period of SCL      tHIGH
Repeated START                                     0.6                    s  5

Condition Setup Time    tSU:STA                    0.6                    s  5
to Rising SCL

Data-Out Hold Time      tHD:DAT                    0               0.9    s  5
from Falling SCL

Data-In Setup Time to   tSU:DAT                    100                    ns  5
Rising SCL

Rise Time of SDA and    tR                         20 + 0.1CB      1000 ns    5, 7
SCL

Fall Time of SDA and    tF                         20 + 0.1CB      300 ns     5, 7
SCL

STOP Setup Time to      tSU:STO                    0.6                    s  5
Rising SCL

Capacitive Load for     CB                                         400 pF
Each Bus Line

I/O Capacitance         CI/O                                   10         pF

Input Capacitance       CI                                     5          pF

Spike Pulse Width that

can be Suppressed by    tSP                        0               50     ns

Input Filter

NOTES:

1) All voltages are referenced to GND.
2) See Figure 2 for Typical Operating Curves.
3) Specified with TOUT pin open; A0, A1, A2 = 0V or VDD; and fSCL  2Hz.
4) Specified with temperature conversions stopped; TOUT pin open; SDA = VDD; SCL = VDD; and A0, A1,

    A2 = 0V or VDD.
5) See Timing Diagram in Figure 3. All timing is referenced to 0.9 x VDD and 0.1 x VDD.
6) After this period the first clock pulse is generated.
7) For example, if CB = 300pF, then tR[min] = tF[min] = 50ns.

                                                                        5 of 15
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EEPROM AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS

                                          (VDD = 2.7V to 5.5V; TA = -55C to +125C.)

         PARAMETER                SYMBOL CONDITION MIN TYP MAX UNITS

EEPROM Write Cycle Time            twr                                                                                4                          10  ms
EEPROM Writes
EEPROM Data Retention             NEEWR -55C to +55C 50k                                                                                           Writes

                                   tEEDR  -55C to +55C 10                                                                                          Years

Figure 2. TYPICAL OPERATING CURVES

                   DS1631/DS1631A                                                                                           DS1731

0.8                                                                                                0.8

0.6                                                                                                0.6

0.4                                                                                                0.4

ERROR (C)                                                                                                                                  +3
                                                                                       ERROR (C)
0.2                                                                                                0.2

                              +3                                                                   0                  Mean

  0                                                                                                -0.2

                         Mean                                                                      -0.4

-0.2                                                                                                             -3

                   -3                                                                              -0.6

-0.4

-0.6

-0.8                                                                                               -0.8
                                                                                                        -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
      0  10 20 30 40 50 60 70

         REFERENCE TEMPERATURE (C)                                                                                   REFERENCE TEMPERATURE (C)

Figure 3. TIMING DIAGRAM

All timing is referenced to 0.9 x VDD and 0.1 x VDD.

                                          6 of 15
Table 3. REGISTER SUMMARY                                                DS1631/DS1631A/DS1731

REGISTER NAME SIZE MEMORY                      REGISTER CONTENTS
(USER ACCESS) (BYTES) TYPE                   AND POWER-UP STATE
                                 Measured temperature in two's complement
Temperature          2     SRAM  format.
(Read Only)                      Power-up state: -60C (1100 0100 0000 0000)
                                 Upper alarm trip point in two's complement
TH                   2  EEPROM   format.
(Read/Write)                     Factory state: 15C (0000 1111 0000 0000)
                                 Lower alarm trip point in two's complement
TL                   2  EEPROM   format.
(Read/Write)                     Factory state: 10C (0000 1010 0000 0000)
                                 Configuration and status information. Unsigned
Configuration        1   SRAM,   data.
(Various bits are       EEPROM   6 MSbs = SRAM
Read/Write and Read              2 LSbs (POL and 1SHOT bits) = EEPROM
Only--See Table 5)               Power-up state: 100011XX (XX = user defined)

OPERATION--MEASURING TEMPERATURE

The DS1631, DS1631A, and DS1731 measure temperature using bandgap-based temperature sensors. A
delta-sigma analog-to-digital converter (ADC) converts the measured temperature to a 9-, 10-, 11-, or 12-
bit (user-selectable) digital value that is calibrated in C; for F applications a lookup table or conversion
routine must be used. Throughout this data sheet, the term "conversion" is used to refer to the entire
temperature measurement and ADC sequence.

The DS1631 and DS1731 always power-up in a low-power idle state, and the Start Convert T command
must be used to initiate conversions. The DS1631A begins conversions automatically at power-up in the
mode determined by the configuration register's 1SHOT bit.

The DS1631, DS1631A, and DS1731 can be programmed to perform continuous consecutive conversions
(continuous-conversion mode) or to perform single conversions on command (one-shot mode). The
conversion mode is programmed through the 1SHOT bit in the configuration register as explained in the
CONFIGURATION REGISTER section of this data sheet. In continuous-conversion mode, the DS1631A
begins performing continuous conversions immediately at power-up, and the DS1631 and DS1731 begin
continuous conversions after a Start Convert T command is issued. For all three devices, consecutive
conversions continue to be performed until a Stop Convert T command is issued, at which time the device
goes into a low-power idle state. Continuous conversions can be restarted at any time using the Start
Convert T command.

In one-shot mode the DS1631A performs a single conversion at power-up, and the DS1631 and DS1731
perform a single temperature conversion when a Start Convert T command is issued. For all three
devices, when the conversion is complete the device enters a low-power idle state and remains in that
state until a single temperature conversion is again initiated by a Start Convert T command.

The resolution of the output digital temperature data is user-configurable to 9, 10, 11, or 12 bits,
corresponding to temperature increments of 0.5C, 0.25C, 0.125C, and 0.0625C, respectively. The
default resolution at power-up is 12 bits, and it can be changed through the R0 and R1 bits in the
configuration register. Note that the conversion time doubles for each additional bit of resolution.

After each conversion, the digital temperature is stored as a 16-bit two's complement number in the two-
byte temperature register as shown in Figure 4. The sign bit (S) indicates if the temperature is positive or
negative: for positive numbers S = 0 and for negative numbers S = 1. The Read Temperature command

                                                                        7 of 15
                                                                                                                        DS1631/DS1631A/DS1731

provides user access to the temperature register. Bits 3 through 0 of the temperature register are
hardwired to 0. When the device is configured for 12-bit resolution, the 12 MSbs (bits 15 through 4) of
the temperature register contain temperature data. For 11-bit resolution, the 11 MSbs (bits 15 through 5)
of the temperature register contain data, and bit 4 is 0. Likewise, for 10-bit resolution, the 10 MSbs (bits
15 through 6) contain data, and for 9-bit the 9 MSbs (bits 15 through 7) contain data, and all unused LSbs
contain 0s. Table 4 gives examples of 12-bit resolution output data and the corresponding temperatures.

Figure 4. TEMPERATURE, TH, AND TL REGISTER FORMAT

         bit 15  bit 14  bit 13  bit 12       bit 11  bit 10  bit 9  bit 8

MS Byte  S       26      25      24           23      22      21     20

         bit 7   bit 6   bit 5   bit 4        bit 3   bit 2   bit 1  bit 0

LS Byte  2-1     2-2     2-3     2-4          0       0       0      0

Table 4. 12-BIT RESOLUTION TEMPERATURE/DATA RELATIONSHIP

         TEMPERATURE     DIGITAL OUTPUT              DIGITAL OUTPUT
                  (C)         (BINARY)                      (HEX)
                 +125                                         7D00h
                         0111 1101 0000 0000                  1910h
              +25.0625   0001 1001 0001 0000                  0A20h
               +10.125   0000 1010 0010 0000                  0080h
                         0000 0000 1000 0000                  0000h
                  +0.5   0000 0000 0000 0000                  FF80h
                    0    1111 1111 1000 0000                  F5E0h
                         1111 0101 1110 0000                  E6F0h
                  -0.5   1110 0110 1111 0000                  C900h
                -10.125  1100 1001 0000 0000
               -25.0625

                  -55

OPERATION--THERMOSTAT FUNCTION

The thermostat output (TOUT) is updated after every temperature conversion, based on a comparison
between the measured digital temperature and user-defined upper and lower thermostat trip points. TOUT
remains at the updated value until the next conversion completes. When the measured temperature meets
or exceeds the value stored in the upper trip-point register (TH), TOUT becomes active and remains active
until the measured temperature falls below the value stored in the lower trip-point register (TL) (see
Figure 5). This allows the user to program any amount of hysteresis into the output response. The active
state of TOUT is user-programmable through the polarity bit (POL) in the configuration register.

The user-defined values in the TH and TL registers (see Figure 4) must be in two's complement format
with the MSb (bit 15) containing the sign bit (S). The TH and TL resolution is determined by the R0 and
R1 bits in the configuration register (see Table 6), so the TH and TL resolution matches the output
temperature resolution. For example, for 10-bit resolution bits 5 through 0 of the TH and TL registers read
out as 0 (even if 1s are written to these bits), and the converted temperature is compared to the 10 MSbs
of TH and TL.

The TH and TL registers are stored in EEPROM; therefore, they are NV and can be programmed prior to
device installation. Writing to and reading from the TH and TL registers is achieved using the Access TH

                                                                        8 of 15
                                                                                                                        DS1631/DS1631A/DS1731

and Access TL commands. When making changes to the TH and TL registers, conversions should first be
stopped using the Stop Convert T command if the device is in continuous conversion mode. Note that if
the thermostat function is not used, the TH and TL registers can be used as general-purpose NV memory.

Another thermostat feature is the temperature high and low flags (THF and TLF) in the configuration
register. These bits provide a record of whether the temperature has been greater than TH or less than TL
at anytime since the device was powered up. These bits power up as 0s, and if the temperature ever
exceeds the TH register value, the THF bit is set to 1, or if the temperature ever falls below the TL value,
the TLF bit is set to 1. Once THF and/or TLF has been set, it remains set until overwritten with a 0 by the
user or until the power is cycled.

DS1631A STAND-ALONE THERMOSTAT OPERATION

Since the DS1631A automatically begins taking temperature measurements at power-up, it can function
as a standalone thermostat (i.e., it can provide thermostatic operation without microcontroller
communication). For standalone operation, the NV TH and TL registers and the POL and 1SHOT bits in
the configuration register should be programmed to the desired values prior to installation. Since the
default conversion resolution at power-up is 12 bits (R1 = 1 and R0 = 1 in the configuration register), the
conversion resolution is always 12 bits during standalone thermostat operation.

Figure 5. THERMOSTAT OUTPUT OPERATION

LOGIC 1         POL = 1 (TOUT IS ACTIVE HIGH)

                          TOUT

LOGIC 0                                         TH         TEMP
                            TL

CONFIGURATION REGISTER

The configuration register allows the user to program various DS1631 options such as conversion
resolution, TOUT polarity, and operating mode. It also provides information to the user about conversion
status, EEPROM activity, and thermostat activity. The configuration register is arranged as shown in
Figure 6 and detailed descriptions of each bit are provided in Table 5. This register can be read from and
written to using the Access Config command. When writing to the configuration register, conversions
should first be stopped using the Stop Convert T command if the device is in continuous conversion
mode. Note that the POL and 1SHOT bits are stored in EEPROM so they can be programmed prior to
installation is desired. All other configuration register bits are SRAM and power up in the state shown in
Table 5.

Figure 6. CONFIGURATION REGISTER

MSb      bit 6  bit 5           bit 4  bit 3        bit 2  bit 1  LSb

DONE THF TLF NVB R1                                 R0 POL* 1SHOT*

*NV (EEPROM)

                                       9 of 15
                                                                  DS1631/DS1631A/DS1731

Table 5. CONFIGURATION REGISTER BIT DESCRIPTIONS

   BIT NAME                            FUNCTIONAL DESCRIPTION
(USER ACCESS)

DONE--Temperature              Power-up state = 1.

Conversion Done                DONE = 0. Temperature conversion is in progress.

(Read Only)                    DONE = 1. Temperature conversion is complete.

                               Power-up state = 0.

                               THF = 0. The measured temperature has not exceeded the value

THF--Temperature High Flag     stored in the TH register since power-up.
(Read/Write)                   THF = 1. At some point since power-up the measured temperature
                               has been higher than the value stored in the TH register. THF remains
                               a 1 until it is overwritten with a 0 by the user, the power is cycled, or

                               a Software POR command is issued.

                               Power-up state = 0.

                               TLF = 0. The measured temperature has not been lower than the

TLF--Temperature Low Flag      value stored in the TL register since power-up.
(Read/Write)                   TLF = 1. At some point since power-up the measured temperature
                               has been lower than the value stored in the TL register. TLF remains a
                               1 until it is overwritten with a 0 by the user, the power is cycled, or a

                               Software POR command is issued.

NVB--NV Memory Busy            Power-up state = 0.
(Read Only)                    NVB = 1. A write to EEPROM memory is in progress.
                               NVB = 0. NV memory is not busy.

R1--Resolution Bit 1           Power-up state = 1.

(Read/Write)                   Sets conversion, TH, and TL resolution (see Table 6).
R0--Resolution Bit 0           Power-up state = 1.

(Read/Write)                   Sets conversion, TH, and TL resolution (see Table 6).
                               Power-up state = last value written to this bit. Factory setting = 0.
POL*--TOUT Polarity            POL = 1. TOUT is active high.
(Read/Write)                   POL = 0. TOUT is active low.
                               Power-up state = last value written to this bit. Factory setting = 0.

                               1SHOT = 1. One-Shot Mode. The Start Convert T command initiates

1SHOT*--Conversion Mode a single temperature conversion and then the device goes into a low-

(Read/Write)                   power standby state.

                               1SHOT = 0. Continuous Conversion Mode. The Start Convert T

                               command initiates continuous temperature conversions.

*Stored in EEPROM

Table 6. RESOLUTION CONFIGURATION

                      R1    R0  RESOLUTION CONVERSION TIME

                                (BIT)                (MAX)

                      0     0   9                    93.75ms

                      0     1   10                   187.5ms

                      1     0   11                   375ms

                      1     1   12                   750ms

                                    10 of 15
                                                                                                                        DS1631/DS1631A/DS1731

2-WIRE SERIAL DATA BUS

The DS1631, DS1631A, and DS1731 communicate over a bidirectional 2-wire serial data bus that
consists of a serial clock (SCL) signal and serial data (SDA) signal. The DS1631, DS1631A, and DS1731
interface to the bus through their SCL input pins and open-drain SDA I/O pins.

The following terminology is used to describe 2-wire communication:

Master Device: Microprocessor/microcontroller that controls the slave devices on the bus. The master
device generates the SCL signal and START and STOP conditions.

Slave: All devices on the bus other than the master. The DS1631, DS1631A, and DS1731 always
function as slaves.

Bus Idle or Not Busy: Both SDA and SCL remain high. SDA is held high by a pullup resistor when the
bus is idle, and SCL must either be forced high by the master (if the SCL output is push-pull) or pulled
high by a pullup resistor (if the SCL output is open-drain).

Transmitter: A device (master or slave) that is sending data on the bus.

Receiver: A device (master or slave) that is receiving data from the bus.

START Condition: Signal generated by the master to indicate the beginning of a data transfer on the
bus. The master generates a START condition by pulling SDA from high to low while SCL is high (see
Figure 8). A "repeated" START is sometimes used at the end of a data transfer (instead of a STOP) to
indicate that the master will perform another operation.

STOP Condition: Signal generated by the master to indicate the end of a data transfer on the bus. The
master generates a STOP condition by transitioning SDA from low to high while SCL is high (see Figure
8). After the STOP is issued, the master releases the bus to its idle state.

Acknowledge (ACK): When a device is acting as a receiver, it must generate an acknowledge (ACK) on
the SDA line after receiving every byte of data. The receiving device performs an ACK by pulling the
SDA line low for an entire SCL period (see Figure 8). During the ACK clock cycle, the transmitting
device must release SDA. A variation on the ACK signal is the "not acknowledge" (NACK). When the
master device is acting as a receiver, it uses a NACK instead of an ACK after the last data byte to indicate
that it is finished receiving data. The master indicates a NACK by leaving the SDA line high during the
ACK clock cycle.

Slave Address: Every slave device on the bus has a unique 7-bit address that allows the master to access
that device. The 7-bit bus address is 1 0 0 1 A2 A1 A0, where A2, A1, and A0 are user-selectable through
the corresponding input pins. The three address pins allow up to eight DS1631s, DS1631As, or DS1731s
to be multidropped on the same bus.

Control Byte: The control byte is transmitted by the master and consists of the 7-bit slave address plus a
read/write (R/W) bit (see Figure 7). If the master is going to read data from the slave device then R/W =

1, and if the master is going to write data to the slave device then R/W = 0.

Command Byte: The command byte can be any of the command protocols described in the COMMAND
SET section of this data sheet.

Figure 7. CONTROL BYTE

bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

1  0                    0  1  A2 A1 A0 R/W

                           11 of 15
                                                     DS1631/DS1631A/DS1731

Figure 8. START, STOP, AND ACK SIGNALS

SDA                 ...

SCL                 ...
           START
         Condition         ACK (or NACK) STOP
                            From Receiver Condition

GENERAL 2-WIRE INFORMATION

All data is transmitted MSb first over the 2-wire bus.
One bit of data is transmitted on the 2-wire bus each SCL period.
A pullup resistor is required on the SDA line and, when the bus is idle, both SDA and SCL must remain

  in a logic-high state.
All bus communication must be initiated with a START condition and terminated with a STOP

  condition. During a START or STOP is the only time SDA is allowed to change states while SCL is
  high. At all other times, changes on the SDA line can only occur when SCL is low: SDA must remain
  stable when SCL is high.
After every 8-bit (1-byte) transfer, the receiving device must answer with an ACK (or NACK), which
  takes one SCL period. Therefore, nine clocks are required for every one-byte data transfer.

INITIATING 2-WIRE COMMUNICATION

To initiate 2-wire communication, the master generates a START followed by a control byte containing
the DS1631, DS1631A, or DS1731 slave address. The R/W bit of the control byte must be a 0 ("write")
since the master next writes a command byte. The DS1631/DS1631A/DS1731 responds with an ACK
after receiving the control byte. This must be followed by a command byte from the master, which
indicates what type of operation is to be performed. The DS1631/DS1631A/DS1731 again respond with
an ACK after receiving the command byte.

If the command byte is a Start Convert T or Stop Convert T command (see Figure 9a), the transaction is
finished, and the master must issue a STOP to signal the end of the communication sequence. If the
command byte indicates a write or read operation, additional actions must occur as explained in the
following sections.

2-WIRE WRITES

The master can write data to the DS1631/DS1631A/DS1731 by issuing an Access Config, Access TH, or
Access TL command following the control byte (see Figures 9b and 9d). Since the R/W bit in the control
byte was a 0 ("write"), the DS1631/DS1631A/DS1731 are already prepared to receive data. Therefore,
after receiving an ACK in response to the command byte, the master device can immediately begin
transmitting data. When writing to the configuration register, the master must send one byte of data, and
when writing to the TH or TL registers the master must send two bytes of data. After receiving each data
byte, the DS1631/DS1631A/DS1731 respond with an ACK, and the transaction is finished with a STOP
from the master.

                                                                        12 of 15
                                                                                                                        DS1631/DS1631A/DS1731

2-WIRE READS

The master can read data from the DS1631/DS1631A/DS1731 by issuing an Access Config, Access TH,
Access TL, or Read Temperature command following the control byte (see Figures 9c and 9e). After
receiving an ACK in response to the command, the master must generate a repeated START followed by
a control byte with the same slave address as the first control byte. However, this time the R/W bit must
be a 1, which tells the DS1631/DS1631A/DS1731 that a "read" is being performed. After the
DS1631/DS1631A/DS1731 send an ACK in response to this control byte, it begins transmitting the
requested data on the next clock cycle. One byte of data will be transmitted when reading from the
configuration register after which the master must respond with a NACK followed by a STOP. For two-
byte reads (i.e., from the Temperature, TH, or TL register), the master must respond to the first data byte
with an ACK and to the second byte with a NACK followed by a STOP. If only the most significant byte
of data is needed, the master can issue a NACK followed by a STOP after reading the first data byte.

COMMAND SET

The DS1631/DS1631A/DS1731 command set is detailed below:

Start Convert T [ 51h ]
Initiates temperature conversions. If the part is in one-shot mode (1SHOT = 1), only one conversion is
performed. In continuous mode (1SHOT = 0), continuous temperature conversions are performed until a
Stop Convert T command is issued.
Stop Convert T [ 22h ]
Stops temperature conversions when the device is in continuous conversion mode (1SHOT = 0).
Read Temperature [ AAh ]
Reads last converted temperature value from the 2-byte temperature register.
Access TH [ A1h ]
Reads or writes the 2-byte TH register.
Access TL [ A2h ]
Reads or writes the 2-byte TL register.
Access Config [ ACh ]
Reads or writes the 1-byte configuration register.
Software POR [ 54h ]
Initiates a software power-on-reset (POR), which stops temperature conversions and resets all registers
and logic to their power-up states. The software POR allows the user to simulate cycling the power
without actually powering down the device.

                                                                        13 of 15
          a) Issue a "Start Convert T" or "Stop Convert T" Command                                                                           Figure 9 (a, b, c, d, e). 2-WIRE INTERFACE TIMING

           SCL                                                                                                                           THERM = DS1631, DS1631A, or DS1731
           SDA S 1 0 0 1 A2 A1 A0 W A C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 A P

               START  Control Byte     ACK   Command Byte   ACK STOP
                                    (THERM)
                                                            (THERM)

          b) Write to the Configuration Register

            SCL
            SDA S 1 0 0 1 A2 A1 A0 W A 1 0 1 0 1 1 0 0 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A P

               START  Control Byte    ACK    Command Byte   ACK              Data Byte       ACK STOP
                                    (THERM)                                (from Master)  (THERM)
                                                            (THERM)

          c) Read From the Configuration Register

            SCL
           SDA S 1 0 0 1 A2 A1 A0 W A 1 0 1 0 1 1 0 0 A S 1 0 0 1 A2 A1 A0 R A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 N P

14 of 15       START  Control Byte     ACK   Command Byte   ACK Repeat     Control Byte      ACK          Data Byte    NACK STOP
                                    (THERM)                                               (THERM)      (from THERM)   (Master)
                                                            (THERM) START

          d) Write to the TH or TL Register

            SCL
            SDA S 1 0 0 1 A2 A1 A0 W A C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A P

          START       Control Byte     ACK   Command Byte      ACK         MS Data Byte     ACK        LS Data Byte      ACK STOP
                                    (THERM)                 (THERM)        (from Master)  (THERM)      (from Master)  (THERM)

          e) Read From the Temperature, TH, or TL Register

          SCL                                                                                                                       ...                                                         DS1631/DS1631A/DS1731

          SDA S 1 0 0 1 A2 A1 A0 W A C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 A S 1 0 0 1 A2 A1 A0 R A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A ...

               START  Control Byte    ACK    Command Byte   ACK Repeat     Control Byte      ACK       MS Data Byte     ACK
                                    (THERM)                                               (THERM)      (from THERM)   (Master)
                                                            (THERM) START

                                                                                                       ...
                                                                                                       ... D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 N P

                                                                                                                      LS Data Byte   NACK STOP
                                                                                                                      (from THERM)  (Master)
                                                                                                                        DS1631/DS1631A/DS1731

OPERATION EXAMPLE

In this example, the master configures the DS1631/DS1631A/DS1731 (A1A2A3 = 000) for continuous
conversions and thermostatic function.

MASTER  THERMETER*    DATA                                  COMMENTS
MODE        MODE   (MSb first)
    TX          RX               START condition from MASTER.
    TX          RX    START
                        90h      MASTER sends control byte with R/W = 0.
    RX          TX
    TX          RX      ACK      Acknowledge bit from THERMOMETER.
    RX          TX      ACh      MASTER sends Access Config command.
                        ACK      Acknowledge bit from THERMOMETER.
    TX          RX               MASTER writes a data byte to the configuration register to
                        02h      put the THERMOMETER in continuous conversion mode
    RX          TX               and set the TOUT polarity to active high.
    TX          RX      ACK      Acknowledge bit from THERMOMETER.
    TX          RX     STOP      STOP condition from MASTER.
    TX          RX    START      START condition from MASTER.
                        90h
    RX          TX               MASTER sends control byte with R/W = 0.
    TX          RX      ACK
    RX          TX      A1h      Acknowledge bit from THERMOMETER.
    TX          RX      ACK      MASTER sends Access TH command.
    RX          TX      28h      Acknowledge bit from THERMOMETER.
    TX          RX      ACK      MASTER sends most significant data byte for TH = +40C.
    RX          TX      00h      Acknowledge bit from THERMOMETER.
    TX          RX      ACK      MASTER sends least significant data byte for TH = +40C.
    TX          RX     STOP      Acknowledge bit from THERMOMETER.
    TX          RX    START      STOP condition from MASTER.
                        90h      START condition from MASTER.
    RX          TX
    TX          RX      ACK      MASTER sends control byte with R/W = 0.
    RX          TX      A2h
    TX          RX      ACK      Acknowledge bit from THERMOMETER.
    RX          TX      0Ah      MASTER sends Access TL command.
    TX          RX      ACK      Acknowledge bit from THERMOMETER.
    RX          TX      00h      MASTER sends most significant data byte for TL = +10C.
    TX          RX      ACK      Acknowledge bit from THERMOMETER.
    TX          RX     STOP      MASTER sends least significant data byte for TL = +10C.
    TX          RX    START      Acknowledge bit from THERMOMETER.
                        90h      STOP condition from MASTER.
    RX          TX               START condition from MASTER.
    TX          RX      ACK
    RX          TX      51h      MASTER sends control byte with R/W = 0.
    TX          RX      ACK
                       STOP      Acknowledge bit from THERMOMETER.
                                 MASTER sends Start Convert T command.
                                 Acknowledge bit from THERMOMETER.
                                 STOP condition from MASTER.

*THERMOMETER = DS1631, DS1631A, or DS1731

                                 15 of 15
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