《ESP32-S3使用指南—MicroPython版 V1.0》第二十三章 内部温度传感器

正点原子

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第二十三章 内部温度传感器实验

       本章，我们将介绍ESP32-S3的内部温度传感器并使用它来读取温度值，然后在LCD模块上显示出来。
       本章分为如下几个小节：
       23.1 内部温度传感器简介
       23.2 sensor模块
       23.2 硬件设计
       23.3 程序设计
       23.4 下载验证

       23.1 内部温度传感器简介
       温度传感器生成一个随温度变化的电压。内部ADC将传感器电压转化为一个数字量。温度传感器的测量范围为–20°C 到110°C。温度传感器适用于监测芯片内部温度的变化，该温度值会随着微控制器时钟频率或IO负载的变化而变化。一般来讲，芯片内部温度会高于外部温度。ESP32-S3温度传感器相关内容，请看《esp32-s3_technical_reference_manual_cn.pdf》技术手册39.4章节。
       温度传感器的输出值需要使用转换公式转换成实际的温度值 (°C)。转换公式如下：

T(°C) = 0.4386 * VALUE –27.88 * offset –20.52

       其中 VALUE 即温度传感器的输出值，offset 由温度偏移决定。温度传感器在不同的实际使用环境（测量温度范围）下，温度偏移不同，见下表所示。

表23.1.1 温度传感器的温度偏移

       23.2 sensor模块
       sensor驱动程序（sensor.c/.h）可以在以下路径中找到：A盘6，软件资料1，软件2，MicroPython开发工具01-Windows2，正点原子MicroPython驱动CModules_LibSENSOR。作者对该模块的函数和使用进行了详细解释。如果读者不了解这个程序的编写流程，请重新阅读第七章的内容。

       1，sensor类的构造方法
       sensor的构造对象方法如下：

1. class sensor.init()
   
2. 使用示例：sensor.init()

复制代码

       返回值：无。

       2，sensor模块的方法

       ①：读取ESP32-S3内部温度。
       其函数原型如下：

1. sensor.sensor_read()

复制代码

       返回值：返回内部温度。

       23.3 硬件设计

       1. 例程功能
       本章实验功能简介：通过ADC的通道读取ESP32-S3内部温度传感器的电压值，并将其转换为温度值，显示在SPILCD屏上。

       2. 硬件资源

       1）XL9555
              IIC_INT-IO0（需在P5连接IO0）
              IIC_SDA-IO41
              IIC_SCL-IO42

       2）SPILCD
              CS-IO21
              SCK-IO12
              SDA-IO11
              DC-IO40（在P5端口，使用跳线帽将IO_SET和LCD_DC相连）
              PWR- IO1_3（XL9555）
              RST- IO1_2（XL9555）

       3）内部温度传感器

       3. 原理图
       本章实验使用的ADC为ESP32-S3的片上资源，因此并没有相应的连接原理图。

       23.4 程序设计

       23.4.1 程序流程图
       程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图。

图23.4.1.1 程序流程图

       23.4.2 程序解析
       本书籍的代码都在main.py脚本下编写的，读者可在光盘资料下找到对应的源码。内部温度传感器实验main.py源码如下：

1. from machine import Pin,SPI,I2C
   
2. import atk_xl9555 as io_ex
   
3. import atk_lcd as lcd
   
4. import atk_sensor as sensor
   
5. import time
   
6. 
   
7. """
   
8. * @brief       程序入口
   
9. * @param       无
   
10. * @retval      无
    
11. """
    
12. if __name__ == '__main__':
    
13.    
    
14.     # IIC初始化
    
15.     i2c0 = I2C(0, scl = Pin(42), sda = Pin(41), freq = 400000)
    
16.     # XL9555初始化
    
17.     xl9555 = io_ex.init(i2c0)
    
18.     # 复位LCD
    
19.     xl9555.write_bit(io_ex.SLCD_RST,0)
    
20.     time.sleep_ms(100)
    
21.     xl9555.write_bit(io_ex.SLCD_RST,1)
    
22.     time.sleep_ms(100)
    
23.     # 初始化SPI
    
24.     spi = SPI(2,baudrate = 80000000, sck = Pin(12), mosi=Pin(11), miso=Pin(13))
    
25.     # 初始化LCD,lcd = 0为正点原子2.4寸屏幕;lcd = 1为正点原子1.3寸SPILCD屏幕;
    
26. display = lcd.init(spi,dc = Pin(40,Pin.OUT,Pin.PULL_UP,value = 1),
    
27. cs = Pin(21,Pin.OUT,Pin.PULL_UP,value = 1),dir = 1,lcd = 0)
    
28.     xl9555.write_bit(io_ex.SLCD_PWR,1)
    
29.     time.sleep_ms(100)
    
30.     # 实验信息
    
31.     display.string(30, 50, 240, 16, 16, "ESP32-S3",lcd.RED)
    
32.     display.string(30, 70, 240, 16, 16, "Temperature TEST",lcd.RED)
    
33.     display.string(30, 90, 240, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK",lcd.RED)
    
34.     display.string(30, 120, 200, 16, 16, "TEMPERATE: 00.00C", lcd.RED)
    
35.     # 初始化内部温度传感器
    
36.     sensor.init()
    
37.       
    
38.     while True:
    
39.         
    
40.         umber = float(sensor.sensor_read())
    
41.         display.num(30 + 11 * 8,120,int(umber),2,16,lcd.BLUE)
    
42.         display.num(30 + 14 * 8,120,int(umber * 100 % 100),2,16,lcd.BLUE)
    
43.         time.sleep_ms(500)

复制代码

       main函数代码比较简单，主要是通过sensor.sensor_read函数读取ESP32-S3内部温度值，最后在SPILCD上显示。

       23.5 下载验证
       将程序下载到开发板后，LCD显示的内容如下图所示：

图23.5.1 内部温度传感器实验测试图

       大家可以看看你的温度值与实际是否相符合（因为芯片会发热，所以一般会比实际温度偏高）？