對(duì)于醫(yī)療或臨床應(yīng)用，測(cè)量人體溫度是確定任何個(gè)人健康狀況的重要參數(shù)。然而，有很多方法可以感知溫度，但并非所有方法都具有滿足臨床測(cè)溫規(guī)范的準(zhǔn)確度。MAX30205 溫度傳感器專為此應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

　　在本項(xiàng)目中，我們將連接一個(gè) MAX30205 人體溫度傳感器，該傳感器可以輕松連接健身手環(huán)或用于醫(yī)療用途。我們將使用 Arduino Nano 作為主要的微控制器單元，并使用 7 段顯示器以華氏度顯示感應(yīng)溫度。

　　所需組件

　　阿杜諾納米

　　7 段顯示器共陰極 - 3 個(gè)

　　74HC595 - 3 個(gè)

　　680R電阻 - 24個(gè)

　　MAX30205模塊板

　　5V電源

　　面包板

　　很多連接線

　　Arduino IDE

　　一根微型 USB 數(shù)據(jù)線

　　帶 Arduino 的 MAX30205 – 電路圖

　　將Arduino 與體溫傳感器MAX30205連接的完整電路圖如下所示。電路很簡單，但由于我們使用的是7段顯示器，所以看起來有點(diǎn)復(fù)雜。帶有 Arduino 的 7 段顯示器是一種以非常低的成本顯示您的價(jià)值的好方法。但如果您愿意，也可以在 OLED 或 LCD 上顯示這些值。

　　Arduino Nano 與三個(gè) 74HC595 相連。三個(gè) 74HC595 級(jí)聯(lián)在一起，以節(jié)省 Arduino Nano 的額外輸出引腳，用于連接三個(gè) 7 段顯示器。我們之前曾在許多其他項(xiàng)目中使用74HC595 和 Arduino ，例如Arduino 時(shí)鐘、LED 板顯示、Arduino 蛇游戲等。

　　MAX30205 模塊板需要額外的上拉電阻，因?yàn)樗褂?a href="http://www.1cnz.cn/tags/i2c/" target="_blank">I2C 協(xié)議進(jìn)行通信。然而，很少有模塊板不需要額外的上拉電阻，因?yàn)槟K內(nèi)部已經(jīng)提供了上拉電阻。因此，需要確認(rèn)模塊板是否有內(nèi)部上拉電阻，或者是否需要額外的外部上拉。該項(xiàng)目中使用的電路板已經(jīng)在模塊板內(nèi)內(nèi)置了上拉電阻。

　　連接 Arduino 與 MAX30205 體溫傳感器

　　這里使用的傳感器是 maxim Integrated 的 MAX30205。MAX30205 溫度傳感器以0.1°C 的精度（37°C 至 39°C）精確測(cè)量溫度。該傳感器使用 I2C 協(xié)議。

　　模塊板可以使用 5 或 3.3V。但是，該板配置為使用 5V 工作電壓。它還包括一個(gè)邏輯電平轉(zhuǎn)換器，因?yàn)閭鞲衅鞅旧碇С肿畲?3.3V 作為電源或數(shù)據(jù)通信相關(guān)用途。

　　在輸出端，三個(gè) 74HC595、8 位移位寄存器用于將三個(gè) 7 段顯示器與 Arduino NANO 連接。引腳圖如下圖所示 -

　　74HC595的引腳說明見下表-

　　QA 到 QH 是與 7 段顯示器相連的數(shù)據(jù)輸出引腳。由于三個(gè)74HC595級(jí)聯(lián)在一起，第一個(gè)移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入引腳（PIN14）將與Arduino NANO連接，串行數(shù)據(jù)輸出引腳將數(shù)據(jù)提供給下一個(gè)移位寄存器。此串行數(shù)據(jù)連接將持續(xù)到第三個(gè) 74HC595。

　　使用 Arduino 對(duì) MAX30205 進(jìn)行編程

　　本教程的完整程序可以在本頁底部找到。這段代碼的解釋如下。首先，我們包含標(biāo)準(zhǔn)的 Arduino I2C 庫頭文件。

　　#include 《Wire.h》

　　上述行將包括來自 protocentral 的 Arduino 貢獻(xiàn)庫。該庫具有與 MAX30205 傳感器通信的重要功能。該庫取自以下 GitHub 鏈接-

　　https://github.com/protocentral/ProtoCentral_MAX30205

　　導(dǎo)入庫后，我們定義MAX30205對(duì)象數(shù)據(jù)如下圖-

　　#include “Protocentral_MAX30205.h”

　　MAX30205溫度傳感器；

　　接下來的兩行對(duì)于設(shè)置參數(shù)很重要。如果設(shè)置為真，下面的行將提供華氏溫度。為了以攝氏度顯示結(jié)果，需要將該行設(shè)置為 false。

　　const bool fahrenheittemp = true; // 我以華氏度顯示溫度，如果你想以攝氏度顯示溫度，請(qǐng)將此變量設(shè)為 false。

　　如果硬件中使用的是共陰極型 7 段顯示器，則需要配置下一行。如果使用共陽極，則使其為假。

　　const bool commonCathode = true; // 如果你使用普通陽極，我使用普通陰極 7 段然后將值更改為 false。

　　常量字節(jié)數(shù)字模式［17］ =

　　{

　　// 74HC595 帶 7 段顯示器的 Outpin 連接。

　　// Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7

　　// abcdefg DP

　　0b11111100， // 0

　　0b01100000， // 1

　　0b11011010， // 2

　　0b11110010， // 3

　　0b01100110， // 4

　　0b10110110， // 5

　　0b10111110， // 6

　　0b11100000， // 7

　　0b11111110， // 8

　　0b11110110， // 9

　　0b11101110， // 一個(gè)

　　0b00111110， // b

　　0b00011010， // C

　　0b01111010， // d

　　0b10011110， // E

　　0b10001110， // F

　　0b00000001 // 。

　　};

　　上述數(shù)組用于存儲(chǔ) 7 段顯示器的數(shù)字模式。

　　在 setup 函數(shù)中，設(shè)置好 74HC595 引腳的引腳模式后，初始化 I2C 協(xié)議和溫度傳感器讀數(shù)。

　　無效設(shè)置（）{

　　// 把你的設(shè)置代碼放在這里，運(yùn)行一次：

　　// 設(shè)置串口為 9600

　　序列號(hào)。開始（9600）；

　　延遲（1000）；

　　// 將 74HC595 控制引腳設(shè)置為輸出

　　pinMode（latchPin，輸出）；//74HC595的ST_CP

　　pinMode（clkPin，輸出）；//74HC595的SH_CP

　　pinMode（dtPin，輸出）；//74HC595的DS

　　// 初始化 I2C 庫

　　Wire.begin（）;

　　// 以連續(xù)模式啟動(dòng) MAX30205 溫度讀取，激活模式

　　tempSensor.begin（）;

　　}

　　在循環(huán)中，溫度由函數(shù)tempSensor.getTemperature（）讀取并存儲(chǔ)在名為temp的浮點(diǎn)變量中。之后，如果選擇華氏溫度模式，則數(shù)據(jù)會(huì)從攝氏轉(zhuǎn)換為華氏。然后，來自轉(zhuǎn)換后的感測(cè)溫度數(shù)據(jù)的三個(gè)數(shù)字被進(jìn)一步分成三個(gè)單獨(dú)的數(shù)字。為此，使用以下代碼行 -

　　// 從當(dāng)前溫度中分離出 3 位數(shù)字（例如 if temp = 31.23c， ）

　　int dispDigit1=（int）temp/10; // digit1 3

　　int dispDigit2=（int）temp%10; // digit2 1

　　int dispDigit3=（temp*10）-（（int）temp*10）; //數(shù)字3 2

　　現(xiàn)在，使用 74HC595 移位寄存器將分開的三個(gè)數(shù)字發(fā)送到 7 段顯示器。由于 LSB 首先通過第三個(gè) 74HC595 顯示到第三個(gè) 7 段顯示器中，因此第 3 個(gè)數(shù)字首先被傳輸。為此，將鎖存引腳拉低，并通過函數(shù)shiftOut（） 將數(shù)據(jù)提交給 74HC595；

　　以同樣的方式，剩余的第二個(gè)和第一個(gè)數(shù)字也被發(fā)送到各自的 74HC595，從而剩下兩個(gè) 7 段顯示器。發(fā)送完所有數(shù)據(jù)后，釋放鎖存引腳并拉高以確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。相應(yīng)的代碼如下所示 -

　　// 將數(shù)字顯示成 3、7 段顯示。

　　數(shù)字寫入（latchPin，低）；

　　如果（普通陰極 == 真）{

　　shiftOut（dtPin， clkPin， LSBFIRST， digit_pattern［dispDigit3］）;

　　shiftOut（dtPin， clkPin， LSBFIRST， digit_pattern［dispDigit2］|digit_pattern［16］）; // 1. （數(shù)字+DP）

　　shiftOut（dtPin， clkPin， LSBFIRST， digit_pattern［dispDigit1］）;

　　}別的{

　　shiftOut（dtPin， clkPin， LSBFIRST， ~（digit_pattern［dispDigit3］））;

　　shiftOut（dtPin， clkPin， LSBFIRST， ~（digit_pattern［dispDigit2］|digit_pattern［16］））; // 1. （數(shù)字+DP）

　　shiftOut（dtPin， clkPin， LSBFIRST， ~（digit_pattern［dispDigit1］））;

　　}

　　digitalWrite（latchPin， HIGH）;

　　Arduino 體溫計(jì) – 測(cè)試

　　該電路由兩組面包板構(gòu)成，如下所示。當(dāng)我們將手指放在傳感器上時(shí)，會(huì)感應(yīng)到溫度并將輸出顯示為 7 段顯示器，這里的值為 92.1*F。

/*
* 此程序在 3、7 段顯示器上打印溫度
* 硬件連接（Breakoutboard 到 Arduino Nano）：
* Vin - 5V（允許 3.3V）
* 地線 - 地線
* MAX30205 SDA - A4
* MAX30205 SCL-A5
* 74HC595 ST_CP - D5
* 74HC595 SH_CP - D6
* 74HC595 DS - D7
*
*/
#include
#include "Protocentral_MAX30205.h" // Arduino 貢獻(xiàn)庫 (https://github.com/protocentral/ProtoCentral_MAX30205)
//定義MAX30205 objectData
MAX30205溫度傳感器；
// 顯示華氏溫度
const bool fahrenheittemp = true; // 我以華氏溫度顯示溫度，如果你想以攝氏度顯示溫度，則將此變量設(shè)為 false。
// 設(shè)置7segment類型（普通Cathode或Anode）
const bool commonCathode = true; // 如果你使用普通陽極，我使用普通陰極 7 段然后將值更改為 false。
// 用于 7 段顯示的字母數(shù)字模式
常量字節(jié)數(shù)字模式[17] =
{
// 74HC595 輸出連接，帶 7 段顯示器。
// Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
// abcdefg DP
0b11111100, // 0
0b01100000, // 1
0b11011010, // 2
0b11110010, // 3
0b01100110, // 4
0b10110110, // 5
0b10111110, // 6
0b11100000, // 7
0b11111110, // 8
0b11110110, // 9
0b11101110, // 一個(gè)
0b00111110, // b
0b00011010, // C
0b01111010, // d
0b10011110, // E
0b10001110, // F
0b00000001 // .
};
//引腳連接到74HC595的ST_CP
int 閂鎖銷 = 5;
//引腳連接到74HC595的SH_CP
int clkPin = 6;
//引腳連接到74HC595的DS
int dtPin = 7;
無效設(shè)置（）{
// 把你的設(shè)置代碼放在這里，運(yùn)行一次：
// 設(shè)置串口為 9600
序列號(hào).開始（9600）；
延遲（1000）；
// 將 74HC595 控制引腳設(shè)置為輸出
pinMode（latchPin，輸出）；//74HC595的ST_CP
pinMode（clkPin，輸出）；//74HC595的SH_CP
pinMode（dtPin，輸出）；//74HC595的DS
// 初始化 I2C 庫
Wire.begin();
// 以連續(xù)模式、主動(dòng)模式啟動(dòng) MAX30205 溫度讀取
tempSensor.begin();
}
無效循環(huán)（）{
浮動(dòng)溫度 = tempSensor.getTemperature(); // 每 5ms 讀取一次溫度
如果（華氏溫度 == 真）{
溫度 = (溫度 * 1.8) + 32 ; // 使用公式 [ T(°C) × 1.8 + 32 ] 將溫度從攝氏度轉(zhuǎn)換為法倫海特
Serial.print(temp ,2);
Serial.println("°f");
}別的{
Serial.print(temp ,2);
序列號(hào).println("°c");
}
// 從當(dāng)前溫度中分離出 3 位數(shù)字（例如 if temp = 31.23c, ）
int dispDigit1=(int)temp/10；// 數(shù)字1 3
int dispDigit2=(int)temp%10; // 數(shù)字2 1
int dispDigit3=(temp*10)-((int)temp*10); //數(shù)字3 2
/*
序列號(hào).print(temp);
序列號(hào).print("");
Serial.print(dispDigit1);
序列號(hào).print("");
Serial.print(dispDigit2);
序列號(hào).print("");
Serial.println(dispDigit3);
*/
// 將數(shù)字顯示成 3、7 段顯示。
數(shù)字寫入（latchPin，低）；
如果（普通陰極 == 真）{
shiftOut(dtPin, clkPin, LSBFIRST, digit_pattern[dispDigit3]);
shiftOut(dtPin, clkPin, LSBFIRST, digit_pattern[dispDigit2]|digit_pattern[16]); // 1. (數(shù)字+DP)
shiftOut(dtPin, clkPin, LSBFIRST, digit_pattern[dispDigit1]);
}別的{
shiftOut(dtPin, clkPin, LSBFIRST, ~(digit_pattern[dispDigit3]));
shiftOut(dtPin, clkPin, LSBFIRST, ~(digit_pattern[dispDigit2]|digit_pattern[16])); // 1. (數(shù)字+DP)
shiftOut(dtPin, clkPin, LSBFIRST, ~(digit_pattern[dispDigit1]));
}
digitalWrite(latchPin, HIGH);
延遲（500）；
}