Grove - I2C 高精度温度传感器(MCP9808)
Grove - I2C 高精度温度传感器(MCP9808) 是一个基于 MCP9808 的高精度数字模块。与其他传感器不同，您可以选择 此传感器的测量分辨率。除了高精度温度测量外，我们还提供可编程温度 报警功能。我们使用单独的引脚输出报警信号，您会发现将此信号用作中断来控制其他板子非常方便。
总而言之，我们相信这个传感器将成为温度控制领域的新星。
可升级为工业传感器
通过 SenseCAP S2110 控制器 和 S2100 数据记录器，您可以轻松将 Grove 转换为 LoRaWAN® 传感器。Seeed 不仅帮助您进行原型设计，还为您提供了通过 SenseCAP 系列坚固的工业传感器扩展项目的可能性。
SenseCAP S210x 系列工业传感器为环境感知提供开箱即用的体验。请参考具有更高性能和稳定性的 S2101 无线温湿度传感器，用于空气质量监测。该系列包括土壤湿度、空气温湿度、光照强度、CO2、EC 和 8 合 1 气象站传感器。尝试最新的 SenseCAP S210x 来实现您下一个成功的工业项目。
| SenseCAP 工业传感器 |
 |
| S2101 空气温湿度传感器 |
特性
-
高精度
- ±0.25 (典型值) 从 -40°C 到 +125°C
- ±0.5°C (最大值) 从 -20°C 到 100°C
- ±1°C (最大值) 从 -40°C 到 +125°C
-
用户可选择的测量分辨率
- +0.5°C, +0.25°C, +0.125°C, +0.0625°C
-
用户可编程温度报警输出
-
I2C 接口
规格参数
| 项目 | 值 |
|---|---|
| 工作电压 | 3.3V/5V |
| 工作范围 | -40°C 到 +125°C |
| 数字接口 | I2C 标准 400 kHz |
| I2C 地址 | 0x18(默认)/ 0x18~0x1F(可选) |
应用
- 工业应用
- 工业冷冻机和冰箱
- 食品加工
- 个人电脑和服务器
- PC 外设
- 消费电子产品
- 手持/便携式设备
硬件概述
引脚图
I2C 地址
我们在 PCB 背面提供了 3 组焊盘。默认情况下 AD0~AD2 都连接到低电平焊盘，您可以切断这些焊盘并将它们焊接到另一侧（高电平）。 I2C 地址是一个 7 位地址 0011A0A1A2。0011 是地址代码，这是出厂设置，我们无法更改。 A0A1A2 是从机地址，我们可以更改它。默认设置是 A0=0/A1=0/A2=0，所以默认 I2C 地址是 0011000。通常地址应该是 8 位，所以我们需要在 MSB（最高有效位）添加一位 0，然后我们得到 0001,1000。这是一个二进制地址， 我们在代码中经常使用十六进制地址，所以让我们将二进制地址转换为十六进制地址，这里我们得到 0x18。同样地，如果我们将所有焊盘焊接到 高电平，我们将得到 0001,1111，即 0x1F。所以 I2C 地址范围从 0x18 到 0x1F，其中您可以选择任何您想要的，只需确保您将在 Grove_Temperature_sensor_MCP9808-master 库中的 Seeed_MCP9808.h 文件中更改 I2C 地址。
#define DEFAULT_IIC_ADDR 0X18
地址映射
| A2=0 | A0=0 | A0=1 |
|---|---|---|
| A1=0 | A2A1A0-000,0x18 | A2A1A0-001,0x19 |
| A1=1 | A2A1A0-010,0x1A | A2A1A0-011,0x1B |
| A2=1 | A0=0 | A0=1 |
|---|---|---|
| A1=0=0 | A2A1A0-100,0x1C | A2A1A0-101,0x1D |
| A1=0=1 | A2A1A0-110,0x1E | A2A1A0-111,0x1F |
ALE 焊盘
您可以在 PCB 背面看到 ALE 焊盘。从此焊盘输出的报警信号可以用作其他控制器的外部中断信号。 默认输出为高电平，在此板上应该是 3.3V。当满足条件时，输出电压变为低电平（0V）。当您完成本教程时，您可以设置条件 😄
原理图
I2C 地址
如上所述，我们使用这三组焊盘来选择 I2C 地址，如果您想更改默认地址，您可以切断导线并重新焊接。
MCP9808
如您所见，ALE 焊盘通过上拉电阻连接到 3.3V。
双向电平转换电路
这是一个典型的双向电平转换电路，用于连接 I2C 总线的两个不同电压部分。该传感器的 I2C 总线使用 3.3V，如果 Arduino 的 I2C 总线使用 5V，则需要此电路。在上面的原理图中，Q6 和 Q5 是 N 沟道 MOSFET 2N7002A，充当双向开关。为了更好地理解这部分，您可以参考 AN10441
在本节中，我们只向您展示原理图的一部分，完整文档请参考 资源
支持的平台
| Arduino | Raspberry Pi | |||
|---|---|---|---|---|
 |  |  |  |  |
上面提到的支持平台是模块软件或理论兼容性的指示。在大多数情况下，我们只为Arduino平台提供软件库或代码示例。我们无法为所有可能的MCU平台提供软件库/演示代码。因此，用户必须编写自己的软件库。
入门指南
与Arduino一起使用
硬件
所需材料
| Seeeduino V4.2 | Base Shield | Grove - I2C高精度温度传感器 |
|---|---|---|
 |  |  |
| 立即购买 | 立即购买 | 立即购买 |
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步骤1. 将Grove - I2C高精度温度传感器连接到Grove-Base Shield的I2C端口。
-
步骤2. 将Grove - Base Shield插入Seeeduino。
-
步骤3. 通过USB线将Seeeduino连接到PC。
如果我们没有Grove Base Shield，我们也可以直接将此模块连接到Seeeduino，如下所示。
| Seeeduino | Grove-MCP9808 |
|---|---|
| 5V | 红色 |
| GND | 黑色 |
| SDA | 白色 |
| SCL | 黄色 |
软件
如果这是您第一次使用Arduino，我们强烈建议您在开始之前查看Arduino入门指南。
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步骤1. 从Github下载Grove MCP9808库。
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步骤2. 参考如何安装库为Arduino安装库。
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步骤3. 重启Arduino IDE。通过路径打开示例：文件 --> 示例 --> Grove Temperature Sensor MCP9808 --> MCP9808_demo_with_limit。
如上图所示，我们为您提供了两个演示，MCP9808_basic_demo和MCP9808_demo_with_limit。MCP9808_basic_demo只提供温度，警报功能被禁用。 而对于MCP9808_demo_with_limit演示，警报功能被启用。如果您只想要温度，基本演示就足够了。如果您想使用警报功能，您应该选择限制演示。
-
步骤4. 上传演示。如果您不知道如何上传代码，请查看如何上传代码。
-
步骤5. 通过点击工具-> 串口监视器打开Arduino IDE的串口监视器。或者同时按++ctrl+shift+m++键。如果一切正常，您将得到结果。
结果应该像这样
sensor init!!
temperature value is: 29.31
temperature value is: 29.31
temperature value is: 29.31
temperature value is: 29.25
temperature value is: 29.25
temperature value is: 29.25
temperature value is: 29.25
temperature value is: 29.25
temperature value is: 29.19
temperature value is: 29.25
现在，让我们看看如何使用 ALE 引脚。
演示代码 MCP9808_demo_with_limit 中的代码：
#include "Seeed_MCP9808.h"
MCP9808 sensor;
void setup()
{
Serial.begin(115200);
if(sensor.init())
{
Serial.println("sensor init failed!!");
}
//Set upper limit is 30°C
sensor.set_upper_limit(SET_UPPER_LIMIT_ADDR,0x01e0);
delay(10);
//Set upper limit is 32°C
sensor.set_critical_limit(SET_CRITICAL_LIMIT_ADDR,0x0200);
delay(10);
//Enable the alert bit.The alert bit outputs low when the temperature value beyond limit.Otherwise stays high.
sensor.set_config(SET_CONFIG_ADDR,0x0008);
Serial.println("sensor init!!");
}
void loop()
{
float temp=0;
//Get temperature ,a float-form value.
sensor.get_temp(&temp);
Serial.print("temperature value is: ");
Serial.println(temp);
delay(1000);
}
除了测量温度外，这段代码还实现了一个功能。当温度低于30℃时，ALE 引脚输出默认高电平-3.3v。 当温度高于30℃时，ALE 引脚将输出低电平-0v。
所以你可能会问，如果我想改变阈值温度怎么办。好的，请看第14行：
sensor.set_upper_limit(SET_UPPER_LIMIT_ADDR,0x01e0);
我们使用这个函数来控制温度，第一个参数是UPPER_LIMIT寄存器地址，第二个参数0x01e0是我们设置的十六进制温度，如上所述，它是30℃。0x01e0是一个四位十六进制数，右边的最后一位代表小数部分。我们将其设置为0，那么有效数字是0x1e。e在十进制中表示14， 高位1在十进制中表示16。所以0x1e等于16+14=30。
我们在文件Seeed_MCP9808.cpp中提供了3个函数。
sensor.set_upper_limit(SET_UPPER_LIMIT_ADDR,u16);
sensor.set_lower_limit(SET_LOWER_LIMIT_ADDR,u16);
sensor.set_critical_limit(SET_CRITICAL_LIMIT_ADDR,u16);
如前所述，ALE 引脚的默认输出是高电平，当温度满足特定条件时，输出电平变为低电平。你可以使用这3个函数来设置你自己的条件。
sensor.set_lower_limit(SET_LOWER_LIMIT_ADDR,u16) 用于设置温度下限，u16是我们设置的4位十六进制温度。当温度低于我们设置的值时，ALE 引脚的输出将变低。
sensor.set_upper_limit(SET_UPPER_LIMIT_ADDR,u16) 用于设置温度上限，同样u16是我们设置的4位十六进制温度。当温度高于我们设置的值时，ALE 引脚的输出将变低。
sensor.set_critical_limit(SET_CRITICAL_LIMIT_ADDR,u16) 用于中断模式，在这个wiki中我们只展示如何作为比较器工作。如果你想了解更多，请查看数据手册。
现在我们可以通过lower_limit和upper_limit设置一个条件区域，当温度进入条件区域时，输出将变低。
例如，如果你想要**ALE 引脚**在28℃和30℃之间输出高电平，当温度高于30℃或低于28℃时输出低电平。 代码应该是这样的：
sensor.set_lower_limit(SET_LOWER_LIMIT_ADDR,0x01c0);
delay(10);
sensor.set_upper_limit(SET_UPPER_LIMIT_ADDR,0x01e0);
delay(10);
请确保upper_limit高于lower_limit，否则不会正常输出。并且请确保critical_limit高于upper_limit。需要一定的delay()来确保寄存器被正确写入。
与树莓派一起使用
硬件
- 步骤 1. 本项目中使用的物品：
| 树莓派 | Grove Base Hat for RasPi | Grove - I2C High Accuracy Temperature Sensor |
|---|---|---|
 |  | |
| 立即获取 | 立即获取 | 立即获取 |
- 步骤 2. 将Grove Base Hat插入树莓派。
- 步骤 3. 将Grove - I2C High Accuracy Temperature Sensor连接到Base Hat的I2C端口。
- 步骤 4. 通过USB线将树莓派连接到PC。
软件
如果你使用的是Raspberry Pi with Raspberrypi OS >= Bullseye，你必须仅使用Python3来使用这个命令行。
-
步骤 1. 按照设置软件配置开发环境并将grove.py安装到你的树莓派。
-
步骤 2. 执行以下命令来运行代码。
# Python3 虚拟环境
virtualenv -p python3 env
source env/bin/activate
#输入命令
grove_high_accuracy_temperature
以下是 mcp9808.py 代码。
import math
import threading
from grove.i2c import Bus
from grove.temperature import Temper
RES_LOW = 0x00
RES_MEDIUM = 0x01
RES_HIGH = 0x02
RES_PRECISION = 0x03
MCP9808_REG_AMBIENT_TEMP = 0x05
class TemperMCP9808(Temper):
def __init__(self, address=0x18):
self._addr = address
self._bus = Bus()
self._resolution = Temper.RES_1_2_CELSIUS
def _derive_res(self, res):
ares = -1
if res >= Temper.RES_1_2_CELSIUS:
ares = RES_LOW
elif res >= Temper.RES_1_4_CELSIUS:
ares = RES_MEDIUM
elif res >= Temper.RES_1_8_CELSIUS:
ares = RES_HIGH
elif res >= Temper.RES_1_16_CELSIUS:
ares = RES_PRECISION
if ares < 0:
return False
self._bus.write_byte(self._addr, ares)
# print("ares = {}".format(ares))
return True
@property
def temperature(self):
result = self._bus.read_word_data(self._addr, MCP9808_REG_AMBIENT_TEMP)
# Swap the bytes
data = (result & 0xff) 8 | (result & 0xff00) 8
# print("data = {}".format(data))
# print("data = {}".format(hex(data)))
# Check if the temperature is negative
if data & 0x1000:
data = -((data ^ 0x0FFF) + 1)
else:
data = data & 0x0fff
return data / 16.0
如果一切顺利，您将能够看到以下结果
(env)pi@raspberrypi:~ grove_high_accuracy_temperature
Insert Grove - I2C-High-Accuracy-Temperature
to Grove-Base-Hat any I2C slot
Detecting temperature...
24.5 Celsius
24.5 Celsius
24.375 Celsius
^CTraceback (most recent call last):
File "grove_high_accuracy_temperature.py", line 54, in <module>
main()
File "grove_high_accuracy_temperature.py", line 50, in main
time.sleep(1)
KeyboardInterrupt
您可以通过简单地按 ctrl+c 来退出此程序。
原理图在线查看器
资源
- [Zip] Grove - I2C 高精度温度传感器(MCP9808) Eagle 文件
- [Zip] Seeed MCP9808 库
- [PDF] MCP9808 数据手册
- [PDF] 2N7002A 数据手册
- [PDF] AN10441
项目
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