基于SD5820A的高精度數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案

傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)大多以熱敏電阻為傳感器，但是熱敏電阻可靠性差，測(cè)量溫度準(zhǔn)確度低（需校準(zhǔn)），線性度差。熱敏電阻上的模擬電壓信號(hào)還需要經(jīng)過 ADC 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能被單片機(jī)處理。另外模擬信號(hào)在傳輸過程中容易受到干擾，不適合某些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用。

數(shù)字溫度傳感器與傳統(tǒng)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(shí)它可以直接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)溫精度高（芯片出廠前已經(jīng)經(jīng)過校準(zhǔn)，使用時(shí)無需再進(jìn)行校準(zhǔn)）。因傳感器輸出的是數(shù)字信號(hào)，使硬件設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔，能有效地降低成本，調(diào)試也更方便，這也就縮短了開發(fā)的周期。

現(xiàn)設(shè)計(jì)一種高精度的數(shù)字溫度計(jì)，采用杭州晶華微電子有限公司研制的高精度數(shù)字溫度傳感器芯片 SD5820A。再加一個(gè)單片機(jī)讀取數(shù)字溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，并用數(shù)碼管顯示。實(shí)驗(yàn)表明，該數(shù)字溫度計(jì)測(cè)溫范圍達(dá)-55℃ ~ +125℃，顯示分辨率為 0.1℃，-10℃～+85℃時(shí)誤差在±0.5℃之內(nèi)，-55℃～+125℃時(shí)誤差在±0.8℃之內(nèi)。測(cè)溫精度高，讀數(shù)方便，可廣泛在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和普通家庭應(yīng)用。

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。電路原理圖如下圖2所示。

數(shù)字溫度傳感器

選用的數(shù)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(diǎn)。為了能測(cè)量液體溫度，把SD5820A 芯片裝入不銹鋼保護(hù)管中密封，具有耐磨耐碰、防水等功能。SD5820A 在與單片機(jī)連接時(shí)僅需要一根I／O口線即可實(shí)現(xiàn)雙向通信，占用單片機(jī)的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的12 位數(shù)字量方式串行輸出，可測(cè)溫范圍：-55～+125℃，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，-10℃～+85℃時(shí)測(cè)溫誤差在±0.5℃之內(nèi)，-55℃～+125℃時(shí)測(cè)溫誤差在±0.8℃之內(nèi)。

數(shù)字溫度傳感器SD5820A 的工作電源在遠(yuǎn)端引入，SD5820A 的DIO 引腳與單片機(jī)的I／O引腳連接，進(jìn)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(shí)完成的，系統(tǒng)對(duì)它的各項(xiàng)操作必須嚴(yán)格按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議參考SD5820A 單總線數(shù)字溫度傳感器規(guī)格書。

單片機(jī)

采用的單片機(jī)型號(hào)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(gè)可編程I／O 口，2 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3所示。

圖3 程序流程圖

應(yīng)用框圖

圖2 電路原理圖