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。某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：

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。

SD5075典型應用框圖：

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.

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：

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。