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數字溫度計

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數字溫度計

方案介紹

傳統的溫度檢測大多以熱敏電阻為傳感器,但是熱敏電阻可靠性差,測量溫度準確度低(需校準),線性度差。熱敏電阻上的模擬電壓信號還需要經過 ADC 轉換成數字信號才能被單片機處理。另外模擬信號在傳輸過程中容易受到干擾,不適合某些工業現場使用。

數字溫度傳感器與傳統的熱敏電阻有所不同的是,把溫度傳感器集成在芯片中,同時它可以直接將被測溫度轉化成串行數字信號,抗干擾能力強,測溫精度高(芯片出廠前已經經過校準,使用時無需再進行校準)。因傳感器輸出的是數字信號,使硬件設計更簡潔,能有效地降低成本,調試也更方便,這也就縮短了開發的周期。

現設計一種高精度的數字溫度計,采用杭州晶華微電子有限公司研制的高精度數字溫度傳感器芯片 SD5820A。再加一個單片機讀取數字溫度傳感器的溫度數據,并用數碼管顯示。實驗表明,該數字溫度計測溫范圍達-55℃ ~ +125℃,顯示分辨率為 0.1℃,-10℃~+85℃時誤差在±0.5℃之內,-55℃~+125℃時誤差在±0.8℃之內。測溫精度高,讀數方便,可廣泛在工業現場應用和普通家庭應用。



方案特點

硬件設計

整個系統由數字溫度傳感器、單片機、顯示、按鍵和電源這幾個部分組成。電路原理圖如下圖2所示。


數字溫度傳感器

選用的數字溫度傳感器SD5820A 是杭州晶華微電子有限公司研制的芯片。采用TO-92封裝形式,具有體積小,使用方便等特點。為了能測量液體溫度,把SD5820A  芯片裝入不銹鋼保護管中密封,具有耐磨耐碰、防水等功能。SD5820A 在與單片機連接時僅需要一根I/O口線即可實現雙向通信,占用單片機的端口較少,可節省大量的引線和邏輯電路。被測溫度用符號擴展的12 位數字量方式串行輸出,可測溫范圍:-55~+125℃,測溫分辨率可達0.0625℃,-10℃~+85℃時測溫誤差在±0.5℃之內,-55℃~+125℃時測溫誤差在±0.8℃之內。

      數字溫度傳感器SD5820A 的工作電源在遠端引入,SD5820A 的DIO 引腳與單片機的I/O引腳連接,進行雙方通信,采用4.7kΩ 的電阻上拉。由于SD5820A 單線通信功能是分時完成的,系統對它的各項操作必須嚴格按協議進行。操作協議參考SD5820A 單總線數字溫度傳感器規格書。


單片機

      采用的單片機型號為SD8301,也是杭州晶華微電子有限公司研制的。具有16k Bytes OTP空間,256 Bytes SRAM,17 個可編程I/O 口,2  個16 位的定時/計數器,內置2M 的RC振蕩器。該單片機也可以采用普通的51 單片機或PIC 單片機替代。


顯示、按鍵和電源

      采用5 位數碼管顯示,保留1 位小數,輸出方式采用動態掃描形式,選擇單片機的5個I/O 口作為數碼管的位線和8 個I/O 口作為數碼管的段線。

      通過S0 按鍵來切換攝氏度和華氏度顯示。

     采用外接電源方式供電(5~12V 不需加限流電阻,大于12V 時加個470R/3W 的限流電阻),通過HT7533 降壓為3.3 V 給系統各模塊供電。


 軟件設計

      單片機程序流程參考下圖3所示。

圖3 程序流程圖

應用框圖

圖2 電路原理圖


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