一種高精度低成本的測溫方案

　　本文介紹一種帶I2C通信接口的數字溫度傳感器SD5075來實現測溫功能。闡述了其軟件和硬件設計方案，該測溫裝置的溫度分辨率0.1℃，測溫精度在-40℃ ~ +100℃范圍內典型誤差小于±0.5℃。

　　用傳統的水銀或酒精溫度計來測量溫度，不僅測量時間長、讀數不方便、而且功能單一，已經不能滿足人們在數字化時代的要求。本文提出了一種新型的數字式溫度測量電路的設計方案。杭州晶華微電子有限公司最新研制了一款高精度數字溫度傳感器芯片SD5075，兼容ADT75/LM75A/TMP75，且價格更低，精度更高，可替代性好，本文將重點介紹。

　　系統組成:

　　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。電路設計見下圖：

　　圖：電路圖

　　SD5075可設置遲滯閾值寄存器和過溫閾值寄存器。如果實際測試環境溫度高于設置的過溫閾值寄存器則通過開漏引腳ALARM輸出報警信號。實際環境溫度低于遲滯閾值寄存器則解除報警信號。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。詳細的操作流程可參考SDIC官方網站的SD5075單總線數字溫度傳感器規格書。

　　SD5075介紹：

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

　　本芯片可選3種工作模式：連續測溫模式，單次測溫模式，關斷模式。可根據速度或功耗的需求靈活選擇和配置。

　　SD5075特點：

　　1、12位數字溫度讀數，分辨率為0.0625℃。

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

　　3、2線通信接口，跟I2C/SMBUS協議兼容。

　　4、提供過溫報警功能，可設置過溫閾值及遲滯恢復閾值。

　　5、可選連續測溫模式或單次測溫模式。

　　6、低功耗：連續測溫時典型工作電流只有170uA，關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。

　　SD5075管腳描述：

　　圖 SD5075管腳圖

　　SDA: 兩線通信數據線

　　SCL: 兩線通信時鐘線

　　ALARM:作溫度報警或者SMBus Alert用

　　GND: 地

　　A2-A0: 地址選擇信號

　　VDD: 電源

　　單片機

　　采用的單片機型號為SD8102，也是杭州晶華微電子研制的。具有16k Bytes OTP空間，256 Bytes SRAM，19個可編程I/O口，3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：

　　圖 程序流程圖

　　結語：

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