使用Arduino、4位数码管和DS18B20制作的简易温度计

风筝

在本篇文章中，我们将学习如何使用Arduino和4位数码管设计基于DS18B20的温度计。只需简单地将Arduino与DS18B20数字防水温度传感器连接，并在共阳极数码管上以摄氏度显示温度值。

DS18B20温度传感器是1线数字温度传感器。它使用密封包装，可通过简单的1-Wire接口精确测量潮湿环境中的温度。它在公共总线上通信。这意味着它可以连接多个设备并仅使用Arduino的一个数字引脚读取其值。

DS18B20防水数字温度传感器

以下是DS18B20传感器的预接线和防水版。当您需要在远处或潮湿的地方进行测量时，非常方便。传感器可以测量-55至125°C（-67°F至+ 257°F）之间的温度。电缆用PVC护套保护。

因为它是数字的，所以即使在很长的距离上也没有任何信号衰减。这些1线制数字温度传感器相当精确，即在大部分范围内为±0.5°C。板载数模转换器可提供高达12位的精度。它们适用于使用单个数字引脚的任何微控制器。

唯一的缺点是它们使用Dallas 1-Wire协议，该协议有些复杂，并且需要一堆代码来解析通信。我们使用一个4.7k电阻，当使用传感器时，这是从DATA数据线引脚到VCC线的上拉电阻。

LM35与DS18B20

DS18B20在出厂时已校准为输出正确的温度。 LM35在出厂时已针对电压（而非温度）进行了校准，而Arduino必须将其转换为温度。

LM35是一个模拟温度传感器，因此输入中的任何失真都会迅速影响读数。但是DS18B20是数字温度传感器，因此输入不会影响输出读数。

如果使用长导线用于一定距离的温度测量，则导线长度会偏离模拟LM35传感器中的值。但是DS18B20是数字传感器，任何输出值都没有影响。

LM35的测量温度范围为−55°C至150°C，而DS18B20的测量温度范围为−50°C至125°C。Arduino的1个数字输出引脚可用于连接多个DS18B20，但LM35则不能。

所需的组件

●    Arduino UNO开发板

●    DS18B20防水温度传感器

●    共阳极7段数码管

●    7HC595

●    面包板

●    连接跳线

连接电路图

将DS18B20的VDD引脚连接到5V，将GND引脚连接到地。如下图所示，将其数据引脚连接到Arduino的数字引脚2，还连接到4.7K电阻（将4.7K电阻的​​另一端连接到5V）。

项目工作过程

DS18B20数字温度计提供9至12位（可配置）的温度读数，以指示设备的温度。它通过1-Wire总线进行通信，根据定义，该总线仅需要一条数据线（和地线）即可与中央微处理器进行通信。另外，它可以直接从数据线获取电源，从而无需外部电源。

DS18B20的主要功能是其直接数字温度传感器。用户可将温度传感器的分辨率配置为9、10、11或12位，分别对应于0.5°C、0.25°C、0.125°C和0.0625°C的增量。上电时的默认分辨率为12位。

以摄氏度为单位显示温度的源代码/程序

要使用Arduino和4位7段数码管设计基于DS18B20的温度计，并以摄氏度显示温度，您需要两个不同的库

1.  下载1 Wire库

2.  下载Dallas温度库

将这些添加到库文件到Arduino IDE，然后编译并上传代码。

1. #include <OneWire.h>
   
2. #include <DallasTemperature.h>
   
3. #define ONE_WIRE_BUS 2
   
4. OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
   
5. DallasTemperature sensors(&oneWire);
   
6. DeviceAddress insideThermometer;
   
7. const int ledPin = 13;// LED connected to digital pin 13
   
8. const int latchPin = 8;// Pin connected to ST_CP of 74HC595
   
9. const int clockPin = 9;// Pin connected to SH_CP of 74HC595
   
10. const int dataPin = 10;// Pin connected to DS of 74HC595
    
11. const int digitPins[4] = {3,4,5,6}; //pins to control the 4 common anode pins of display
    
12. const byte digit[12] = //seven segment digit bits + blank + minus
    
13. {
    
14. B00111111, //0
    
15. B00000110, //1
    
16. B01011011, //2
    
17. B01001111, //3
    
18. B01100110, //4
    
19. B01101101, //5
    
20. B01111101, //6
    
21. B00000111, //7
    
22. B01111111, //8
    
23. B01101111, //9
    
24. B00000000, //Blank
    
25. B01000000 //-
    
26. };
    
27. int digitBuffer[4] = {
    
28. 1};
    
29. int digitScan = 0;
    
30. int soft_scaler = 0;
    
31. float tempC, tempF;
    
32. int tmp;
    
33. boolean sign = false;
    
34. void setup() {
    
35. TCCR2A = 0;
    
36. TCCR2B = (1<<CS21);
    
37. TIMSK2 = (1<<TOIE2);
    
38. TCNT2 = 0;
    
39. pinMode(ledPin, OUTPUT);
    
40. for(int i=0;i<4;i++)
    
41. {
    
42. pinMode(digitPins[i],OUTPUT);
    
43. }
    
44. pinMode(latchPin, OUTPUT);
    
45. pinMode(clockPin, OUTPUT);
    
46. pinMode(dataPin, OUTPUT);
    
47. sensors.begin();
    
48. sensors.getAddress(insideThermometer, 0);
    
49. }
    
50. ISR(TIMER2_OVF_vect) {
    
51. soft_scaler++;
    
52. if(soft_scaler==15)
    
53. {
    
54. refreshDisplay();
    
55. soft_scaler = 0;
    
56. }
    
57. };
    
58. void refreshDisplay()
    
59. {
    
60. for(byte k=0;k<4;k++)
    
61. {
    
62. digitalWrite(digitPins[k], LOW);
    
63. }
    
64. digitalWrite(latchPin, LOW);
    
65. shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, B11111111);
    
66. digitalWrite(latchPin, HIGH);
    
67. delayMicroseconds(50);
    
68. digitalWrite(digitPins[digitScan], HIGH);
    
69. digitalWrite(latchPin, LOW);
    
70. if(digitScan==1)
    
71. {
    
72. shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, ~(digit[digitBuffer[digitScan]] | B10000000));
    
73. }
    
74. else
    
75. {
    
76. shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, ~digit[digitBuffer[digitScan]]);
    
77. }
    
78. digitalWrite(latchPin, HIGH);
    
79. digitScan++;
    
80. if(digitScan>3) digitScan=0;
    
81. }
    
82. void loop()
    
83. {
    
84. digitalWrite(ledPin, HIGH);
    
85. sensors.requestTemperatures();
    
86. tempC = sensors.getTempC(insideThermometer);
    
87. tmp = int(tempC*10);
    
88. if (tempC < 0){
    
89. sign = true;
    
90. tmp = abs(tmp);
    
91. }
    
92. else{
    
93. sign = false;
    
94. }
    
95. if (int(tmp)/1000 == 0){
    
96. digitBuffer[3] = 10;
    
97. if (sign){
    
98. digitBuffer[3] = 11;
    
99. }
    
100. }
     
101. else{
     
102. digitBuffer[3] = int(tmp)/1000;
     
103. }
     
104. if (int(tmp)/1000 == 0 && (int(tmp)%1000)/100 == 0) {
     
105. digitBuffer[2] = 10;
     
106. if (sign){
     
107. digitBuffer[2] = 11;
     
108. digitBuffer[3] = 10;
     
109. }
     
110. }
     
111. else{
     
112. digitBuffer[2] = (int(tmp)%1000)/100;
     
113. }
     
114. digitBuffer[1] = (int(tmp)%100)/10;
     
115. digitBuffer[0] = (int(tmp)%100)%10;
     
116. digitalWrite(ledPin, LOW);
     
117. delay(500);
     
118. }

复制代码