Arduino入门笔记（6）:温度传感器及感温杯实验

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一、本次实验所需器材

1、Arduino板 ：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-15820725129.16.AtgoEm&id=545093340395

2、1602液晶板：http://www.cnblogs.com/xiaowuyi/p/3390024.html（或者http://wikicode.net/?p=232）已经介绍过。

3、DS18b20数字温度传感器：多数入门学习时会使用LM35温度传感器（该传感器为模拟信号，需转换），由于本人在最初购买时没有注意，直接买了DS18b20，所以就使用了这个传感器。

（1）实物及管脚排列图

       

面对平面，左边为接地，中间DQ为数字信号输入/输出端，VDD为外接供电电源输入端，电源供电 3.0~5.5V （在寄生电源接线方式时接地）。

（2）DS18B20的硬件接口非常简单。供电方式为计生电源供电或外部供电。寄生电源供电（连接方法如下图）的原理是在数据线为高电平的时候“窃取”数据线的电源，电荷被存储在寄生供电电容上，用于在数据线为低的时候为设备提供电源。需要注意的是，DS18B20在进行温度转换或者将高速缓存里面的数据复制到EEPROM中时，所需的电流会达到1.5mA，超出了电容所能提供的电流，此时可采用一个MOSFET三极管来供电。

当DS18B20采用外部供电时，只需将其数据线，与单片机的一位双向端口相连就可以实现数据的传递。

注意：当温度高于100℃ 时，不能使用寄生电源，因为此时器件中较大的漏电流会使总线不能可靠检测高低电平，从而导致数据传输误码率的增大。

更加详细的DS18B20介绍，可查阅技术手册，这里不在详细记录。

4、LED：3个

5、电阻：1KΩ（1个） 4.7KΩ（1个）

6、杜邦线：若干

7、面包板：一个

二、温度传感器实验

1、硬件连接方法

     上节驱动液晶是使用的手工编写代码，这次我们直接使用arduino自带的LiquidCrystal库来进行驱动，此库文件允许arduino控制板控制基于Hitachi HD44780或与之相兼容芯片大部分的液晶，可以工作于4bit或者8bit状态。下图为我们所使用的arduino的LiquidCrystal库文件位置，只有这里显示的库文件，arduino才可以调用。当然也可以自己导入库文件。另外，这里需要使用OneWire库和DallasTemperature库(读取相应地址传感器)，这两个库需要下载后，自己导入。

连接图为：

2、代码

#include <LiquidCrystal.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <OneWire.h>

  #define ONE_WIRE_BUS 8
 LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);//设置接口
  OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
 
  DallasTemperature sensors(&oneWire);
   
  void setup(void)
  {
    lcd.begin(16, 2);  //初始化LCD
    
    delay(1000); //延时1000ms
    sensors.begin();
  }
   
  void loop(void)
  {
    sensors.requestTemperatures(); // Send the command to get temperatures
    lcd.clear(); //清屏
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Local Temperature");
    lcd.setCursor(0, 1) ; //设置光标位置为第二行第一个位置
    lcd.print(" is ");
    lcd.setCursor(5, 1) ;
    lcd.print( sensors.getTempCByIndex(0)); //获取温度
  //  delay(1000);
    lcd.print((char)223); //显示o符号
    lcd.print("C"); //显示字母C
    delay(1000);
  }

3、实验效果

从实验效果来看，温度显示正常。

三、简单感温杯实验

       感温杯可以直观的知道杯内水温的高低，当水温超过一定温度时，会有相应的灯亮起以提示水温。结合上面的实验，只要在上面的电路中加入几个LED灯用来显示水温即可。

1、设计思路

      由于没有多种颜色的LED灯进行实验，因此本实验使用三个LED灯，用亮灯的个数来表示水温。当水温高于41度时，三个灯同时亮起，表示温度过高；当水温界于31度与40度之间，两个灯亮起，表示水温刚好；当水温低于31底时，一个灯亮起，表示水温过低。

2、硬件连接图

3、代码

#include <LiquidCrystal.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <OneWire.h>
#define ONE_WIRE_BUS 8
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);//设置接口
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
   
void setup(void)
  {
    pinMode(6,OUTPUT);
    pinMode(7,OUTPUT);
    pinMode(9,OUTPUT);
    lcd.begin(16, 2);  //初始化LCD
    delay(1000); //延时1000ms
    sensors.begin();
  }
   
  void loop(void)
  {
    sensors.requestTemperatures();
    if (sensors.getTempCByIndex(0)<=31.00)
    {
     digitalWrite(6,HIGH);
     digitalWrite(7,LOW);
     digitalWrite(9,LOW);
    }
    else if (sensors.getTempCByIndex(0)>31.00 && sensors.getTempCByIndex(0)<=41.00)
    {
     digitalWrite(6,HIGH);
     digitalWrite(7,HIGH);
     digitalWrite(9,LOW);
    }
    else
    {
     digitalWrite(6,HIGH);
     digitalWrite(7,HIGH);
     digitalWrite(9,HIGH);        
    }
    
    lcd.clear(); //清屏
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Local Temperature");
    lcd.setCursor(0, 1) ; //设置光标位置为第二行第一个位置
    lcd.print(" is ");
    lcd.setCursor(5, 1) ;
    lcd.print( sensors.getTempCByIndex(0)); //显示温度小数点后一位
  //  delay(1000);
    lcd.print((char)223); //显示o符号
    lcd.print("C"); //显示字母C
    delay(2000);
    
  }

4、实验效果

从实验效果来看，当把传感器放入水杯后，温度上升，从开始亮一个灯，到亮三个灯。当传感器从水杯中取出后，温度开始下降，从亮三个灯到亮一个灯，由于本人视频录制水平有限，所以在录制过程中效果体现的不是很明显。

从效果看，还存在一个问题，就是温度上升和下降的速度比较慢，如何能上其瞬间测量出实际温度，还没想清楚。