一种基于单片机自适应多接口温度传感器方法及系统与流程

1.本发明属于传感器设备技术领域，特别涉及一种基于单片机自适应多接口温度传感器方法及系统。


背景技术：

2.温度采集器目前在市场上被广泛使用，场景覆盖了医疗、商场、家用、运输、仓储等多个方面，其主要功能是动态采集温度来监控使用场景下的环境或货物的温度情况，大多还附带历史温度数据记录存储和数据有线或无线方式回传用于分析的功能。
3.在现代化发展背景下，人类生活和社会活动与温度都息息相关，很难找出一个与温度无关的领域来。特别在医疗冷链和商用冷链上，医药品、生物制品、生鲜、乳制品等在存储上有严格的温度要求，超出温度限定范围，轻则造成药物失效，食品口感变差，重则造成食品药品变质危害人体健康。基于这种情况，对温度的监控成为保障食品药品安全必不可少的环节。
4.在温度采集器中，关键器件是温度传感器，其测量精度和测量范围则是影响采集数据准确性的关键参数。在不同的场景下，应使用不同类型的传感器进行测量，才可以得到精确的温度数据。目前市面上常见的温度传感器有以下几类：
5.芯片型温度传感器
6.优点：可输出温度采集的数字量，使用方便，具有较高的线性度，测量精度可达到温度
±
0.2℃；
7.缺点：但测量温度范围有限，一般适用于-55℃～150℃，响应速度也较慢；
8.接口：通常使用的接口为iic接口，同时还需提供电源和地。
9.热电偶型温度传感器
10.优点：坚固耐用且价格低廉，不同类型热电偶可覆盖非常宽的温度范围，从-269℃到2800℃都有对应类型可适配；
11.缺点：低灵敏度，中等精度，响应速度慢，高温下有漂移；
12.接口：使用热电偶测量温度时，由于其灵敏度相当低，需配备响应的桥式滤波放大电路，通常采用三线制测量较准。
13.负温系数热敏电阻温度传感器(ntc)
14.优点：成本低廉，高稳定性；
15.缺点：随温度的变化电阻值非线性变化，不适用于宽范围的温度变化测量，与基础温度相差越大则测量准确性越差，测量范围在-40℃～125℃之间；
16.接口：adc接口，同时还需接入地。
17.因此，在不同的使用场景下需接入不同的温度传感器，就会导致切换场景的时候可能一款温度采集器就不可使用了。
18.目前针对切换场景更换温度传感器，有以下两种方案，一是针对不同场景设计不同的设备，软硬件都做更换，这使得一款温湿度采集设备的使用受到一定的限制；二是在同
一个设备上预置多个外部接口，来应对多种传感器，更换使用场景时，再通过调整软件来适配。但这些方案在一些小巧的设备上，多加外部接口会变得难以实现，且调整软件也使得产品的易用性和适用性不佳。
19.因此，亟需一种温度传感器连接方案来解决上述技术问题。


技术实现要素：

20.针对上述问题，本发明提供了一种基于单片机自适应多接口温度传感器方法，所述方法包括：
21.单片机接口与传感器接口进行连接；
22.单片机中的软件对传感器接口进行测试，根据测试结果判断传感器的类型；
23.根据所述传感器的类型采用相应的驱动进行温度采集。
24.进一步地，所述单片机接口与传感器接口进行连接，具体为：
25.所述单片机通过七针接口与传感器接口进行连接，其中：
26.脚1连接传感器iic接口的vcc口；
27.脚2连接传感器iic接口的gnd口和传感器ntc接口的gnd口；
28.脚3、脚4和脚5连接传感器热电偶三线制接口；
29.脚6连接传感器iic接口的sda口；
30.脚7连接传感器iic接口的scl口和传感器ntc接口的adc口。
31.进一步地，所述单片机中的软件对传感器接口进行测试，根据测试结果判断传感器的类型，具体为：
32.对传感器iic接口进行尝试通讯，根据通讯结果执行处理步骤，包括：
33.若通讯得到回复，则说明接入的传感器为芯片型温度传感器；
34.若通讯没得到回复，则说明接入的传感器不是芯片型温度传感器，进而对脚7进行adc采集，根据采集结果判断传感器的类型。
35.进一步地，所述根据采集结果判断传感器的类型，包括：
36.若采集到的电压值为vcc，则说明接入的传感器为热电偶型温度传感器；
37.若采集到的电压值不是vcc，则说明接入的传感器为ntc温度传感器。
38.进一步地，所述根据所述传感器的类型采用相应的驱动进行温度采集，包括：
39.若接入的传感器为芯片型温度传感器，则使用软件内置的芯片驱动进行温度采集；
40.若接入的传感器为热电偶型温度传感器，则使用软件内置的热电偶采集驱动进行温度采集；
41.若接入的传感器为ntc温度传感器，则使用软件内置的ntc驱动进行温度采集。
42.本发明还提供了一种基于单片机自适应多接口温度传感器系统，所述系统包括：
43.接口单元，用于单片机与传感器进行连接；
44.测试单元，用于单片机中的软件对传感器接口进行测试，根据测试结果判断传感器的类型；
45.驱动选择单元，用于根据所述传感器的类型采用相应的驱动进行温度采集。
46.进一步地，所述单片机与传感器进行连接，具体为：
47.所述单片机通过七针接口与传感器接口进行连接，其中：
48.脚1连接传感器iic接口的vcc口；
49.脚2连接传感器iic接口的gnd口和传感器ntc接口的gnd口；
50.脚3、脚4和脚5连接传感器热电偶三线制接口；
51.脚6连接传感器iic接口的sda口；
52.脚7连接传感器iic接口的scl口和传感器ntc接口的adc口。
53.进一步地，所述单片机中的软件对传感器接口进行测试，根据测试结果判断传感器的类型，具体为：
54.对传感器iic接口进行尝试通讯，根据通讯结果执行处理步骤，包括：
55.若通讯得到回复，则说明接入的传感器为芯片型温度传感器；
56.若通讯没得到回复，则说明接入的传感器不是芯片型温度传感器，进而对脚7进行adc采集，根据采集结果判断传感器的类型。
57.进一步地，所述根据采集结果判断传感器的类型，包括：
58.若采集到的电压值为vcc，则说明接入的传感器为热电偶型温度传感器；
59.若采集到的电压值不是vcc，则说明接入的传感器为ntc温度传感器。
60.进一步地，所述根据所述传感器的类型采用相应的驱动进行温度采集，包括：
61.若接入的传感器为芯片型温度传感器，则使用软件内置的芯片驱动进行温度采集；
62.若接入的传感器为热电偶型温度传感器，则使用软件内置的热电偶采集驱动进行温度采集；
63.若接入的传感器为ntc温度传感器，则使用软件内置的ntc驱动进行温度采集。
64.本发明通过设置七针接口使得一个外部接口可以兼容多种温度传感器，而软件上可以自动识别传感器类型，采用不同的采集程序来适配，使用单个接口节省了温度采集器的外部接口资源，同时使用者在不同场景下切换传感器无需更换设备，使用上有了极大的便利。
65.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
66.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
67.图1示出了本发明实施例的基于单片机自适应多接口温度传感器方法流程图；
68.图2示出了本发明实施例的七针接口示意图。
具体实施方式
69.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
70.本发明提供了一种基于单片机自适应多接口温度传感器方法，示例性的，图1示出了本发明实施例的基于单片机自适应多接口温度传感器方法流程图，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
71.步骤一、单片机接口与传感器接口进行连接。
72.具体的，所述单片机通过七针接口与传感器接口进行连接，如图2所示，所述七针接口包括脚1、脚2、脚3、脚4、脚5、脚6和脚7，可以适配三种接口，其中，
73.脚1连接传感器iic接口的vcc口；
74.脚2连接传感器iic接口的gnd口和传感器ntc接口的gnd口；
75.脚3、脚4和脚5连接传感器热电偶三线制接口；
76.脚6连接传感器iic接口的sda口；
77.脚7连接传感器iic接口的scl口和传感器ntc接口的adc口。
78.由于ntc温度传感器接口接入后板上的电路与iic接口scl都是同样的使用10k电阻上拉到vcc，因此脚7可为两种接口复用。
79.在使用不同的传感器接入时，只需按照此序号适配接口即可。
80.步骤二、单片机中的软件对传感器接口进行测试，根据测试结果判断传感器的类型。
81.具体为，对传感器iic接口进行尝试通讯，根据通讯结果执行处理步骤，包括：
82.若通讯得到回复，则说明接入的传感器为芯片型温度传感器；
83.若通讯没得到回复，则说明接入的传感器不是芯片型温度传感器，进而对脚7进行adc采集，根据采集结果判断传感器的类型。
84.其中，所述根据采集结果判断传感器的类型包括：
85.若采集到的电压值为vcc，则说明接入的传感器为热电偶型温度传感器；
86.若采集到的电压值不是vcc，则说明接入的传感器为ntc温度传感器。
87.步骤三、根据所述传感器的类型采用相应的驱动进行温度采集。
88.具体的，若接入的传感器为芯片型温度传感器，则使用软件内置的芯片驱动进行温度采集；
89.若接入的传感器为热电偶型温度传感器，则使用软件内置的热电偶采集驱动进行温度采集；
90.若接入的传感器为ntc温度传感器，则使用软件内置的ntc驱动进行温度采集。
91.本发明还提供了一种基于单片机自适应多接口温度传感器系统，所述系统包括接口单元、测试单元和驱动选择单元，其中，接口单元，用于单片机与传感器进行连接；测试单元，用于单片机中的软件对传感器接口进行测试，根据测试结果判断传感器的类型；驱动选择单元，用于根据所述传感器的类型采用相应的驱动进行温度采集。
92.本发明实施例在使用时，将传感器接入单片机，首先测试脚1，对传感器iic接口进行尝试通讯，若通讯得到回复，则说明接入的传感器为芯片型温度传感器，即可使用软件内置的芯片驱动进行温度采集；若传感器iic接口通讯未能得到回复，即接入的不是芯片型温
度传感器，进而对脚7进行adc采集，假设接入的不是ntc温度传感器，则脚7会被上拉到vcc，此时采集到的电压值就是vcc，可判断为接入的传感器不是ntc温度传感器，通过排除法可知此时接入的传感器为热电偶型温度传感器，则使用软件内置的热电偶采集驱动进行温度采集；否则即可判断接入的是ntc温度传感器，采用软件内置的ntc驱动进行温度采集。通过以上软硬件结合的方式，可以在仅使用一个外部接口时，自动判断接入的传感器类型，进而适配不同的采集程序进行温度采集。
93.本发明实施例通过设置七针接口使得一个外部接口可以兼容多种温度传感器，而软件上可以自动识别传感器类型，采用不同的采集程序来适配，使用单个接口节省了温度采集器的外部接口资源，同时使用者在不同场景下切换传感器无需更换设备，使用上有了极大的便利。
94.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。