一种高精度低成本测温方案详解

本文介绍一种带I2C通信接口的数字温度传感器SD5075来实现测温功能。阐述了其软件和硬件设计方案，该测温装置的温度分辨率0.1℃，测温精度在-40℃~ +100℃范围内典型误差小于±0.5℃。

用传统的水银或酒精温度计来测量温度，不仅测量时间长、读数不方便、而且功能单一，已经不能满足人们在数字化时代的要求。本文提出了一种新型的数字式温度测量电路的设计方案。某公司最新研制了一款高精度数字温度传感器芯片SD5075，兼容ADT75/LM75A/TMP75，且价格更低，精度更高，可替代性好，本文将重点介绍。

【系统组成】

整个系统由数字温度传感器、单片机、显示、按键和电源这几个部分组成。

电路设计见下图：

SD5075可设置迟滞阈值寄存器和过温阈值寄存器。如果实际测试环境温度高于设置的过温阈值寄存器则通过开漏引脚ALARM输出报警 信号。实际环境温度低于迟滞阈值寄存器则解除报警信号。Alarm输出有2种可选的工作模式：Alarm比较器模式和Alarm中断模式。Alarm输出可选择高电平或低电平有效。详细的操作流程可参考SDIC官方网站的SD5075单总线数字温度传感器规格书。

SD5075介绍：

SD5075是一款高准确度温度传感器芯片，内含高精度测温ADC，在-40℃~ +100℃范围内典型误差小于±0.5℃，在-55℃~ +125℃范围内典型误差小于±1.0℃。通过两线I2C/SMBus接口可以很方便与其他设备建立通信。设置A2 ~ A0的地址线，可支持8片芯片并联总线连接。

SD5075典型应用框图：

本芯片可选3种工作模式：连续测温模式，单次测温模式，关断模式。可根据速度或功耗的需求灵活选择和配置。

SD5075特点：

1、12位数字温度读数，分辨率为0.0625℃。

2、在-40℃～+100℃范围内最大误差±0.8℃，在-55℃～+125℃范围内最大误差±1.5℃。

3、2线通信接口，跟I2C/SMBUS协议兼容。

4、提供过温报警功能，可设置过温阈值及迟滞恢复阈值。

5、可选连续测温模式或单次测温模式。

6、低功耗：连续测温时典型工作电流只有170uA，关断模式工作电流小于1uA.

7、工作电压范围：2.7V～5.5V.

8、管脚兼容ADT75/LM75A/TMP75.

SDA：两线通信数据线

SCL：两线通信时钟线

ALARM：作温度报警或者SMBus Alert用

GND：地

A2-A0：地址选择信号

VDD：电源

单片机

采用的单片机型号为SD8102，也是杭州晶华微电子研制的。具有16k Bytes OTP空间，256 Bytes SRAM，19个可编程I/O口，3个16位的定时/计数器，内置2M的RC振荡器。该单片机也可以采用普通的51单片机或PIC单片机替代。

显示、按键和电源

采用5位数码管显示，保留1位小数，输出方式采用动态扫描形式，选择单片机的5个I/O口作为数码管的位线和8个I/O口作为数码管的段线；

通过S0按键来切换摄氏度和华氏度显示。

采用外接电源方式供电（5～12V不需加限流电阻，大于12V时加个470R/3W的限流电阻），通过HT7533降压为3.3 V给系统各模块供电。

【软件设计】

单片机程序流程参考下图：

结语：

此测温方案选用的SD5075测温芯片具有功耗低，测温精度高和价格便宜等优点，非常适用于普通测温场合。同时还兼容ADT75/LM75A/TMP75等测温芯片。