温度计使我们能够读取任何房间、空间或区域的温度。温度计广泛用于工业中用于制造过程中的温度监测。同样，温度计对医院至关重要，特别是在孵化单元中。模拟温度计的需求随着时间的推移而逐渐减少，因为模拟温度计不能用于远程温度监测，它们很慢且过时。然而，现在数字温度计是带有微控制器开发的，并提供各种功能，使它们更实用和有用。例如，数字温度计可用于无线领域，其中操作员的物理存在是不切实际的，例如在工业中的热炉中。温度计读取温度并将信号无线传输到手机或监控室中的HMI系统。此外，温度范围可根据需要设置为摄氏或华氏温度，并可显示在屏幕上或以LED数码管的形式显示。

在本篇文章中，我们将详细讨论数字温度计的完整设计和开发过程。该设计中使用的算法简单易懂。使用的组件很少，并且在市场上容易获得。虽然这个项目的整体开发成本低且容易，但结果却很令人满意。让我们看看这个设计是如何工作的。

理论知识

我们可以在家中开发基于Arduino开发板和LM35的数字温度计，只需要很少的元件和工具。本设计中使用的Arduino UNO是一个微控制器，负责温度计算和显示的数据处理和处理。 Arduino UNO具有数字I / O和模拟引脚。在本文中，我们同时使用了数字和模拟引脚。

下一个组件是LM35，它是一个温度传感器，看起来更像一个简单的BJT。与大多数温度传感器相比，LM35价格便宜，即使在极端温度下也能提供高精度的温度。 LM35可用于模拟电路和嵌入式系统，因为它在输出端提供模拟电压。

只是计算温度还远远不够，为了显示我们的结果，使用了基于HDD44780驱动芯片的LCD显示屏1602。 本文中，1602代表16行和2列。该组件广泛用于简单显示，因为它成本低且工作效率高。 LCD与Arduino兼容，因为两端都满足所涉及的协议。如果需要更多行，LCD也可以采用16×4配置。

我们来看看必要的组件。

需要的组件

此设计所需的组件包括：

●    Arduino UNO开发板

●    LM35温度传感器

●    LCD显示屏1602（基于HDD44780驱动）

●    6v电池或5v USB电源（移动适配器/笔记本电脑）

●    连接导线

●    面包板

连接原理图

LCD的引脚15和引脚16用于背光。如果这些没有连接，那么背光将保持关闭。用+ 5v连接LCD的引脚15。这是背光LED的正极端子。引脚16是背光LED的负端子，因此引脚16接地。

仿真

图中描述的电路图很简单，如果需要可以很容易地修改。无论何时设计电路，建议首先仿真并检查结果是否符合要求。由于只需点击几下即可轻松修改仿真，但硬件难以修改，因为焊接、拆焊、故障排除可能非常耗时。

该仿真已在Proteus 8上创建，所使用的库可在Internet上轻松获得。首先，添加所有必要的组件并按照电路图中的说明连接它们。

必须仔细考虑所有组件的引脚配置，因为一个错误的连接可能导致设计不正常或无法运行。

LM35提供与其保持的温度相关的模拟电压。由于仿真中温度无法改变，因此可以使用温度按钮控制仿真模型。当LM35的仿真模型的温度变化时，温度上升的指令被转发到传感器。 LM35的升温量为10mv /摄氏度。

由于LM35的这些输出电压是模拟的，并且MCU无法直接处理模拟值，因此这些值首先传递给模数转换器。根据算法进一步处理数字转换的值。这些数字输入用于计算摄氏度和华氏度的温度。

接下来，温度显示在与Arduino连接的LCD上。 LCD具有数据引脚、读/写使能配置以实现更多功能。

如仿真中所示，连接每个连接至关重要。电池电压必须保持5v。虽然在仿真中，即使电压超过5v，它们也不会对元件造成损害，但实际上，必须考虑元件的额定电压。超过5v会对组件造成永久性损坏。

完成所有必要的连接后，确保组件的每个连接和值都符合设计要求。在Arduino UNO的仿真模型中添加hex代码文件。 hex文件用作MCU的机器语言指令。

通过改变传感器的温度来运行仿真并观察功能。如果LCD上的温度仅根据传感器上的温度变化而变化，则模拟工作正常。

如果LCD上显示的温度相对于传感器温度没有变化，请检查传感器与Arduino的连接，并确保MCU代码符合所提供的代码。如果LCD上没有显示，则LCD和Arduino之间的连接可能是错误的，或者LCD或命令库在代码中可能是不准确的。

代码

已经在Arduino IDE上验证了本设计中使用的代码。幸运的是，Arduino IDE提供了令人印象深刻的功能，例如串行监视器上的代码运行时结果和内置库的加载。

该代码首先声明了LCD库和Arduino UNO的引脚配置。所有变量和引脚配置都在开头定义。

在setup()函数中，通过命令初始化LCD，波特率设置为正确的通信。

代码的主要部分位于loop()函数中，除非MCU的电源被切断，否则应该反复运行。

执行模数转换，并计算温度以摄氏度为单位。此温度显示在串行监视器上，只有连接了硬件才能观察到。然后使用特定命令在LCD上显示测量的温度。

1. // Digital Thermometer
   
2. 
   
3. #include <LiquidCrystal.h>
   
4. LiquidCrystal LCD(10, 9, 5, 4, 3, 2);
   
5. float tempC;
   
6. int reading;
   
7. int tempPin = 1;
   
8. 
   
9. void setup()
   
10. {
    
11. LCD.begin(16,2);
    
12. LCD.setCursor(0,1);
    
13. LCD.print(” “);
    
14. LCD.setCursor(0,0);
    
15. LCD.print(” “);
    
16. 
    
17. analogReference(INTERNAL);
    
18. Serial.begin(9600);
    
19. }
    
20. 
    
21. void loop()
    
22. {
    
23. reading = analogRead(tempPin);
    
24. tempC = reading / 9.31;
    
25. Serial.println(tempC);
    
26. 
    
27. LCD.setCursor(0,0);
    
28. LCD.print(” Temperature”);
    
29. 
    
30. LCD.setCursor(0,1);
    
31. LCD.print(” Temp: “);
    
32. LCD.print(tempC);
    
33. LCD.print(” C”);
    
34. delay(200);
    
35. LCD.setCursor(0,1);
    
36. LCD.print(” “);
    
37. }

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