如何使用Arduino和LM35传感器制作温度计

描述

测量给定环境的温度非常重要，因为通过此参数，可以控制各种过程，例如工业过程、与孵化器相关的过程、冷藏小型设备或大型系统的过程，以及中央处理器（ CPU）的计算机，以及其他应用程序。

除了这些应用之外，适当配置的温度传感器还可用于激活其他设备，当环境温度高于或低于预定值时，例如，当环境温度高于设定值时，空调的动作会更加强烈值，导致更多热量从环境中排出，直到达到设定温度。

因此，在使用 LM35 温度传感器的 Didactic 温度计的情况下开发了类似的应用程序，如图 1 所示。

图 1 - 使用 LM35 传感器的教学温度计案例。

随着这个教学温度计案例的开发，您将学习如何像以前的项目一样使用 Arduino 组装基本电路，以及如何对其进行编程。

实施的教学温度计结构简单，具有 LCD 显示屏（液晶显示屏）、LM35 温度传感器、3 个绿色 LED、3 个黄色 LED、3 个红色 LED 和一个蜂鸣器。

LM35温度传感器检测环境温度，并将数值传给Arduino，Arduino负责处理信号，然后根据程序中配置的温度范围激活蜂鸣器中相应的LED。

在本文中，您将学习如何编程和使用 LM35 温度传感器，因为这是一个具有重要精度裕度的模拟温度传感器。

因此，通过本文，您将了解到：

• 了解 Didactic 温度计和模拟温度传感器 LM35 的外壳结构；
• 了解 LM35 模拟温度传感器如何与家中的其他设备完美配合；
• 执行 LM35 模拟温度传感器、LED、蜂鸣器、LCD 显示器和 Arduino UNO 之间的通信
• 将 LM35 模拟温度传感器和其他组件的结构与开发的教学案例相结合。
• 为该项目开发JLCPCB 印刷电路板

现在，我们将开始完整介绍使用 LM35 温度传感器开发的教学温度计。

开发温度计项目

该项目包括展示温度计的教学模型，该模型使用带有 UNO Arduino 开发板的 LM35 温度传感器。

该项目主要由温度传感器组成，负责检测环境温度，并通过其外壳将该温度转换为模拟信号。

LED 和蜂鸣器将用作信标，最后，我们有 LCD 显示屏，将显示过程温度值，如图 2 所示。

图 2 - 建议用于教学温度计操作的电路。

LM35 温度传感器由一个形状接近于带有三个引脚的半圆柱体的外壳组成。

根据其数据表，该传感器的分辨率为 10mV / ºC，即每 1 摄氏度，它的输出提供 10 mV。等式 1 说明了转换。

公式 1 - LM35 传感器上的温度转换。资料来源：德州仪器。

这样，Arduino 就可以捕捉到信号，从而可以将 0 到 1023（模拟值）范围内的信号转换为 0V 到 5V 的信号（电压信号）。

之后，在这些值之间进行线性插值，可以找到与传感器捕获的温度对应的电压值。

最后，将该值除以分辨率，从而找到传感器记录的温度值。图 4 显示了 LM35 温度传感器。

教学温度计的所有通信都将通过液晶显示屏完成，液晶显示屏将向用户发送信息。

LM35 传感器将通过其包裹将其所在位置的温度转换为模拟值。不久之后，该值将通过其中心引脚发送到 Arduino UNO 的模拟引脚。

然后，通过开发的程序，将模拟值转换为 0 到 5 伏之间的电压值。根据获得的温度值，蜂鸣器信号会在短时间内激活，然后立即点亮多个 LED，以直观地指示温度范围。最后，传感器记录的温度值显示在 LCD 显示屏上。

要设置实验，首先，确保您的 Arduino 已通过从 USB 电缆上断开来关闭。现在，将组件连接起来，如下图 6 所示。

图 3 - 建议电路的接线图。

Led 的电路由 9 个 LED 组成，3 个绿色、3 个黄色和 3 个红色，以及它们各自的 220 Ω 电阻。每个 LED 代表 5 摄氏度的变化，从第一个绿色 LED 开始，到最后一个红色 LED 结束。

大多数 LED 都连接到数字引脚，以便引脚的强度最大，但是，每个 LED 数量使用 3 个模拟引脚，对于这些，使用表示 LED 的高逻辑电平的值 1023。数字引脚。

由于 LED 以 5 伏与阳极连接，因此所有 LED 都以连接引脚上的低逻辑电平激活。

LCD 显示电路将成为标准使用 4 位连接（D4、D5、D6 和 D7），以及负责对比度的 10 kΩ 电位器，以及连接到阳极引脚的 220 电阻。

Arduino Uno 将负责对整个电路的信号进行处理，并为原型板总线提供电源和参考，从而为开发项目的电路供电。

从上面介绍的方案中，我们将了解所开发的编程逻辑的操作。

系统编程逻辑的开发

教学温度计的所有编程逻辑都是根据以下程序的评论开发的：

#include //importando a biblioteca das funçoes do LCD
//pinos de interface da biblioteca
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
int lm35 = A0;//pino do sensor lm35 conectado ao pino analogico A0 inicializado com o valor 0.
float valor_lm35 = 0;//valor que será lido pelo pino analogico do sensor lm35 inicializado com o valor 0.
float temperatura = 0;//varaivel utilizada para receber e armazenar o valor de tempersrura convertido do valor analogico.
//INICIO - intervalos de temperatura em graus celsius
int temp0=0;
int temp1=5;
int temp2=10;
int temp3=15;
int temp4=20;
int temp5=25;
int temp6=30;
int temp7=35;
int temp8=40;
int temp9=45;
//FIM - intervalos de temperatura em graus celsius
// INICIO - verificadores do buzzer
int aux01;
int aux12;
int aux23;
int aux34;
int aux45;
int aux56;
int aux67;
int aux78;
int aux89;
/*
* Os veriicadores aux forma utilizados para verificar se o buzzer ja foi acionada a cada rodada da função loop. Assim que o
* intervalo de temepratura é selecionado, ´pe verificado se o aculumador aux possui um valor igual a zero. Caso seja igual a zero,
* o buzzer é acionado e o contador é incrementado, e ocm isso, ele se rona diferente de zero, e na oroxima rodada da função
* loop o buzzer nao será acionado. E Caso o intervalo de temperatira mude, o contador será zerado no proxima intervbalo que entrar,
* e o sistema será adotado pelo proximo contador.
*/
//FIM - verificadores do buzzer
//INICIO - leds indicativos
int Led_verde1 = A4;//0
int Led_verde2 = A5;//1
int Led_verde3 = 6;//6
int Led_laranja1 = 7;//7
int Led_laranja2 = 8;//8
int Led_laranja3 = 9;//9
int Led_vermelho1 = 10;//10
int Led_vermelho2 = 13;//13
int Led_vermelho3 = A3;//porta analogica A1
//FIM - leds indicativos
//INICIO - pino do buzzer
int pino_buzzer = A2;// pino correspondente ao buzzer
//FIM - pino do buzzer

void setup() {
//inicio - definindo os pinos do leds como saida
pinMode(Led_verde1,OUTPUT);
pinMode(Led_verde2,OUTPUT);
pinMode(Led_verde3,OUTPUT);
pinMode(Led_laranja1,OUTPUT);
pinMode(Led_laranja2,OUTPUT);
pinMode(Led_laranja3,OUTPUT);
pinMode(Led_vermelho1,OUTPUT);
pinMode(Led_vermelho2,OUTPUT);
pinMode(Led_vermelho3,OUTPUT);
//fim - definindo os pinos do leds como saida

pinMode(pino_buzzer,OUTPUT);//definindo o pino do buzzer como saida
pinMode(lm35,INPUT);

//  Numero de linhas e colunas do LCD utilizado
lcd.begin(16, 2);

// Funcao responsavel por retornar a mensagem no LCD
lcd.setCursor(2,0);//setando o cursor do LCD na coluna 2 linha 0
lcd.print("SILICIOS LAB");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0,1);//setando o cursor do LCD na coluna 2 linha 1
lcd.print("TERMOM. DIDATICO");//mensagem enviada para o LCD
delay(4000);//aguarda 4 segundos para iniciar
lcd.clear();//apaga os caracteres no LCD
}

void loop() {

lcd.setCursor(0,0);//desloca o cursor para a posição especifica do texto da contagem
lcd.clear();//limpa a contagem anterior
valor_lm35=analogRead(lm35);//ler o valor analogico enviado pelo pino analogico utilizado
temperatura=(((5*valor_lm35)/1023)/0.01);
/*
*

*******INICIO - CACULO DE CONVERSAO DO LM34**********
temperatura_t=temperatura_v/10mV = temperatura_v/0.01;
5v (valor de tensao maxima no pino) -----> 1023 (valor analogico do pino)
xv (valor de tensao maxima no pino) -----> y (valor analogico do pino)
x = [(5*y)/1023]V
resolução do lm34 = 10mV//ºC = 0.01V/ºC
temperatura = x / resolução =  [(5*y)/1023]V / [0.01]V/ºC = {(5*y)/1023] / [0.01]}ºC
********FIM - CACULO DE CONVERSAO DO LM34*************
*
*/

//INICIO -  CONDIÇOES DOS LEDS
if(temp0&&temperatura
aux12=0;//zerando os contadores dos outros intervalos
aux23=0;
aux34=0;
aux45=0;
aux56=0;
aux67=0;
aux78=0;
aux89=0;

//
if(aux01==0)//verificando se o buzzer ja foi acionado nessa rodada da função loop
{
analogWrite(pino_buzzer,1023);//ativa o pino analogico do buzzer para que ele sinalize a mudança de temperatura
delay(30);//deixa o buzzer ativado por 1 segundo
analogWrite(pino_buzzer,0);//desativa o pino do buzzer
}

else{

}
aux01++;//incrementado o acumulador para que o buzzer nao seja acionado mais de uma vez durante o mesmo intervalo de temperatura.
analogWrite(Led_verde1, 0);//Leds indicativos
analogWrite(Led_verde2,1023);
digitalWrite(Led_verde3,HIGH);
digitalWrite(Led_laranja1,HIGH);
digitalWrite(Led_laranja2, HIGH);
digitalWrite(Led_laranja3, HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho1,HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho2,HIGH);

analogWrite(Led_vermelho3,1023);

lcd.clear();//apaga os caracteres no LCD
lcd.setCursor(0, 0);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print("Temperatura:");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0, 1);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0

// lcd.print(aux);//mostra o valor da variavel "moedas" no LCD

lcd.setCursor(6,1);
lcd.print("graus C.");//mensagem enviada para o LCD
delay(100);
lcd.clear();
}

else 

if(temp1&&temperatura
{
aux01=0;
aux23=0;
aux34=0;
aux45=0;
aux56=0;
aux67=0;
aux78=0;
aux89=0;

if(aux12==0)
{
analogWrite(pino_buzzer,1023);//ativa o pino analogico do buzzer para que ele sinalize a mudança de temperatura
delay(30);//deixa o buzzer ativado por 1 segundo
analogWrite(pino_buzzer,0);//desativa o pino do buzzer
}

else{}

aux12++;
analogWrite(Led_verde1, 0);
analogWrite(Led_verde2, 0);
digitalWrite(Led_verde3,HIGH);
digitalWrite(Led_laranja1,HIGH);
digitalWrite(Led_laranja2, HIGH);
digitalWrite(Led_laranja3, HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho1,HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho2,HIGH);
analogWrite(Led_vermelho3,1023);

lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print("Temperatura:");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0, 1);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print("graus C.");//mensagem enviada para o LCD
delay(100);
lcd.clear();
}

else 

if(temp2&&temperatura
{
aux01=0;
aux12=0;
aux34=0;
aux45=0;
aux56=0;
aux67=0;
aux78=0;
aux89=0;

if(aux23==0)
{
analogWrite(pino_buzzer,1023);//ativa o pino analogico do buzzer para que ele sinalize a mudança de temperatura
delay(30);//deixa o buzzer ativado por 1 segundo
analogWrite(pino_buzzer,0);//desativa o pino do buzzer
}
else
{}

aux23++;
analogWrite(Led_verde1, 0);
analogWrite(Led_verde2, 0);
digitalWrite(Led_verde3,LOW);
digitalWrite(Led_laranja1,HIGH);
digitalWrite(Led_laranja2, HIGH);
digitalWrite(Led_laranja3, HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho1,HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho2,HIGH);
analogWrite(Led_vermelho3,1023);

lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print("Temperatura:");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0, 1);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print("graus C.");//mensagem enviada para o LCD
delay(100);
lcd.clear();
}
else 

if(temp3&&temperatura
{
aux01=0;
aux12=0;
aux23=0;
aux45=0;
aux56=0;
aux67=0;
aux78=0;
aux89=0;

if(aux34==0)
{
analogWrite(pino_buzzer,1023);//ativa o pino analogico do buzzer para que ele sinalize a mudança de temperatura
delay(30);//deixa o buzzer ativado por 1 segundo
analogWrite(pino_buzzer,0);//desativa o pino do buzzer
}

else{}

aux34++;
analogWrite(Led_verde1, 0);
analogWrite(Led_verde2, 0);
digitalWrite(Led_verde3,LOW);
digitalWrite(Led_laranja1,LOW);
digitalWrite(Led_laranja2, HIGH);
digitalWrite(Led_laranja3, HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho1,HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho2,HIGH);
analogWrite(Led_vermelho3,1023);

lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print("Temperatura:");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0, 1);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print("graus C.");//mensagem enviada para o LCD
delay(100);
lcd.clear();
}

else 

if(temp4&&temperatura
{
aux01=0;
aux12=0;
aux23=0;
aux34=0;
aux56=0;
aux67=0;
aux78=0;
aux89=0;

if(aux45==0)
{
analogWrite(pino_buzzer,1023);//ativa o pino analogico do buzzer para que ele sinalize a mudança de temperatura
delay(30);//deixa o buzzer ativado por 1 segundo
analogWrite(pino_buzzer,0);//desativa o pino do buzzer
}

else{}

aux45++;
analogWrite(Led_verde1, 0);
analogWrite(Led_verde2, 0);
digitalWrite(Led_verde3,LOW);
digitalWrite(Led_laranja1,LOW);
digitalWrite(Led_laranja2, LOW);
digitalWrite(Led_laranja3, HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho1,HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho2,HIGH);
analogWrite(Led_vermelho3,1023);

lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print("Temperatura:");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0, 1);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print("graus C.");//mensagem enviada para o LCD
delay(100);
lcd.clear();

}

else 

if(temp5&&temperatura
{
aux01=0;
aux12=0;
aux23=0;
aux34=0;
aux45=0;
aux67=0;
aux78=0;
aux89=0;

if(aux56==0)
{
analogWrite(pino_buzzer,1023);//ativa o pino analogico do buzzer para que ele sinalize a mudança de temperatura
delay(30);//deixa o buzzer ativado por 1 segundo
analogWrite(pino_buzzer,0);//desativa o pino do buzzer
}

else

{
}

aux56++;
analogWrite(Led_verde1, 0);
analogWrite(Led_verde2, 0);
digitalWrite(Led_verde3,LOW);
digitalWrite(Led_laranja1,LOW);
digitalWrite(Led_laranja2, LOW);
digitalWrite(Led_laranja3, LOW);
digitalWrite(Led_vermelho1,HIGH);
digitalWrite(Led_vermelho2,HIGH);
analogWrite(Led_vermelho3,1023);

float aux=temperatura;//variavel utilizada para armazenar a leitura autal do sensor

lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print("Temperatura:");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0, 1);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print(temperatura);//mostra o valor da variavel "moedas" no LCD
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print("graus C.");//mensagem enviada para o LCD
delay(100);
lcd.clear();
}
else 

if(temp6&&temperatura
{
aux01=0;
aux12=0;
aux23=0;
aux34=0;
aux45=0;
aux56=0;
aux78=0;
aux89=0;

if(aux67==0){
analogWrite(pino_buzzer,1023);//ativa o pino analogico do buzzer para que ele sinalize a mudança de temperatura
delay(30);//deixa o buzzer ativado por 1 segundo
analogWrite(pino_buzzer,0);//desativa o pino do buzzer
}

else{}

aux67++;
analogWrite(Led_verde1, 0);
analogWrite(Led_verde2, 0);
digitalWrite(Led_verde3,LOW);
digitalWrite(Led_laranja1,LOW);
digitalWrite(Led_laranja2, LOW);
digitalWrite(Led_laranja3, LOW);
digitalWrite(Led_vermelho1,LOW);
digitalWrite(Led_vermelho2,HIGH);
analogWrite(Led_vermelho3,1023);

lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print("Temperatura:");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0, 1);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print(temperatura);//mostra o valor da variavel "moedas" no LCD
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print("graus C.");//mensagem enviada para o LCD
delay(100);
lcd.clear();
}
else 

if(temp7&&temperatura
{
aux01=0;
aux12=0;
aux23=0;
aux34=0;
aux45=0;
aux56=0;
aux67=0;
aux89=0;

if(aux78==0){
analogWrite(pino_buzzer,1023);//ativa o pino analogico do buzzer para que ele sinalize a mudança de temperatura
delay(30);//deixa o buzzer ativado por 1 segundo
analogWrite(pino_buzzer,0);//desativa o pino do buzzer
}

else{}

aux78++;
analogWrite(Led_verde1, 0);
analogWrite(Led_verde2, 0);
digitalWrite(Led_verde3,LOW);
digitalWrite(Led_laranja1,LOW);
digitalWrite(Led_laranja2, LOW);
digitalWrite(Led_laranja3, LOW);
digitalWrite(Led_vermelho1,LOW);
digitalWrite(Led_vermelho2,LOW);
analogWrite(Led_vermelho3,1023);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print("Temperatura:");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0, 1);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print(temperatura);//mostra o valor da variavel "moedas" no LCD
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print("graus C.");//mensagem enviada para o LCD
delay(100);
lcd.clear();
}
else if(temp8&&temperatura
aux01=0;
aux12=0;
aux23=0;
aux34=0;
aux45=0;
aux56=0;
aux67=0;
aux78=0;
if(aux89==0){
analogWrite(pino_buzzer,1023);//ativa o pino analogico do buzzer para que ele sinalize a mudança de temperatura
delay(30);//deixa o buzzer ativado por 1 segundo
analogWrite(pino_buzzer,0);//desativa o pino do buzzer
}
else{}
aux89++;
analogWrite(Led_verde1, 0);
analogWrite(Led_verde2, 0);
digitalWrite(Led_verde3,LOW);
digitalWrite(Led_laranja1,LOW);
digitalWrite(Led_laranja2, LOW);
digitalWrite(Led_laranja3, LOW);
digitalWrite(Led_vermelho1,LOW);
digitalWrite(Led_vermelho2,LOW);
analogWrite(Led_vermelho3,0);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print("Temperatura:");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0, 1);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
lcd.print(temperatura);//mostra o valor da variavel "moedas" no LCD
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print("graus C.");//mensagem enviada para o LCD
delay(100);
lcd.clear();
}
else  {
// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 1
lcd.setCursor(0, 0);// inicia o curso do LCD na coluna 0, linha 0
// print the number of seconds since reset:
lcd.print("Temp. fora de ");//mensagem enviada para o LCD
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("escala");//mensagem enviada para o LCD
lcd.clear();//apaga os caracteres no LCD
delay(100);
}
//FIM -  CONDIÇOES DOS LEDS
}

对于这个项目，开发了一个专有案例，它将接收 LM35 温度传感器、LCD 显示器、蜂鸣器信号、LED，只剩下 Arduino UNO 的电阻器和引脚，以便它可以用于教学方式，如图 7 所示。

图 4 - 使用 Arduino 的温度计的机械结构。

接下来，我们将介绍控制项目的印刷电路板的结构。

开发印刷电路板

从使用 Arduino 设计温度计，开发了JLCPCB 印刷电路板。印刷电路板如下图所示。

该板有一个 Arduino、5 个 JST 连接器和一个 pin bar。

三个连接器用于连接结构按钮。此外，我们还有 JST 连接器用于连接 LCD 显示器和 LM35 温度传感器。

最后，我们有一个 pin bar 允许我们连接温度计的 LED 灯塔。

印刷电路板电路是根据下面的电子图开发的，您可以在文末下载文件。

下载文件后，您可以在JLCPCB 工厂网站上免费购买 10 个单元。

通过这个电子原理图，您可以设置您的项目并使用 Arduino 开展多项创意活动。

结论

因此，从这个项目的开发中，可以知道LM35温度传感器，蜂鸣器标志的结构。

此外，我们可以通过开发的程序分析与Arduino Uno的通信。

由于温度传感器具有取决于其外壳的转换系数，因此与进行测量的区域的温度相比，测得的温度值显示出大约 3 度的误差。

但是，用于比较的值是该地区的温度，而不是位置的值。

致谢

我们感谢JLCPCB PCB 工厂对本项目开发的支持。

此外，我们要感谢Robô Lúdico Brazillian School开发该项目。