一種高精度低成本測溫方案詳解

本文介紹一種帶I2C通信接口的數(shù)字溫度傳感器SD5075來實(shí)現(xiàn)測溫功能。闡述了其軟件和硬件設(shè)計(jì)方案，該測溫裝置的溫度分辨率0.1℃，測溫精度在-40℃~ +100℃范圍內(nèi)典型誤差小于±0.5℃。

用傳統(tǒng)的水銀或酒精溫度計(jì)來測量溫度，不僅測量時(shí)間長、讀數(shù)不方便、而且功能單一，已經(jīng)不能滿足人們在數(shù)字化時(shí)代的要求。本文提出了一種新型的數(shù)字式溫度測量電路的設(shè)計(jì)方案。某公司最新研制了一款高精度數(shù)字溫度傳感器芯片SD5075，兼容ADT75/LM75A/TMP75，且價(jià)格更低，精度更高，可替代性好，本文將重點(diǎn)介紹。

【系統(tǒng)組成】

整個(gè)系統(tǒng)由數(shù)字溫度傳感器、單片機(jī)、顯示、按鍵和電源這幾個(gè)部分組成。

電路設(shè)計(jì)見下圖：

SD5075可設(shè)置遲滯閾值寄存器和過溫閾值寄存器。如果實(shí)際測試環(huán)境溫度高于設(shè)置的過溫閾值寄存器則通過開漏引腳ALARM輸出報(bào)警 信號。實(shí)際環(huán)境溫度低于遲滯閾值寄存器則解除報(bào)警信號。Alarm輸出有2種可選的工作模式：Alarm比較器模式和Alarm中斷模式。Alarm輸出可選擇高電平或低電平有效。詳細(xì)的操作流程可參考SDIC官方網(wǎng)站的SD5075單總線數(shù)字溫度傳感器規(guī)格書。

SD5075介紹：

SD5075是一款高準(zhǔn)確度溫度傳感器芯片，內(nèi)含高精度測溫ADC，在-40℃~ +100℃范圍內(nèi)典型誤差小于±0.5℃，在-55℃~ +125℃范圍內(nèi)典型誤差小于±1.0℃。通過兩線I2C/SMBus接口可以很方便與其他設(shè)備建立通信。設(shè)置A2 ~ A0的地址線，可支持8片芯片并聯(lián)總線連接。

SD5075典型應(yīng)用框圖：

本芯片可選3種工作模式：連續(xù)測溫模式，單次測溫模式，關(guān)斷模式。可根據(jù)速度或功耗的需求靈活選擇和配置。

SD5075特點(diǎn)：

1、12位數(shù)字溫度讀數(shù)，分辨率為0.0625℃。

2、在-40℃～+100℃范圍內(nèi)最大誤差±0.8℃，在-55℃～+125℃范圍內(nèi)最大誤差±1.5℃。

3、2線通信接口，跟I2C/SMBUS協(xié)議兼容。

4、提供過溫報(bào)警功能，可設(shè)置過溫閾值及遲滯恢復(fù)閾值。

5、可選連續(xù)測溫模式或單次測溫模式。

6、低功耗：連續(xù)測溫時(shí)典型工作電流只有170uA，關(guān)斷模式工作電流小于1uA.

7、工作電壓范圍：2.7V～5.5V.

8、管腳兼容ADT75/LM75A/TMP75.

SDA：兩線通信數(shù)據(jù)線

SCL：兩線通信時(shí)鐘線

ALARM：作溫度報(bào)警或者SMBus Alert用

GND：地

A2-A0：地址選擇信號

VDD：電源

單片機(jī)

采用的單片機(jī)型號為SD8102，也是杭州晶華微電子研制的。具有16k Bytes OTP空間，256 Bytes SRAM，19個(gè)可編程I/O口，3個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，內(nèi)置2M的RC振蕩器。該單片機(jī)也可以采用普通的51單片機(jī)或PIC單片機(jī)替代。

顯示、按鍵和電源

采用5位數(shù)碼管顯示，保留1位小數(shù)，輸出方式采用動(dòng)態(tài)掃描形式，選擇單片機(jī)的5個(gè)I/O口作為數(shù)碼管的位線和8個(gè)I/O口作為數(shù)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(shí)加個(gè)470R/3W的限流電阻），通過HT7533降壓為3.3 V給系統(tǒng)各模塊供電。

【軟件設(shè)計(jì)】

單片機(jī)程序流程參考下圖：

結(jié)語：

此測溫方案選用的SD5075測溫芯片具有功耗低，測溫精度高和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于普通測溫場合。同時(shí)還兼容ADT75/LM75A/TMP75等測溫芯片。