IOT物聯網之ESP8266的世界: 六、6-2 類比式溫度感測器(LM35)實習

LM35是一顆溫度感測元件，可以測量攝氏(Celsius)溫度，並將溫度轉換成直流電壓輸出，其主要的特性如下列所示：

1.工作電壓範圍：4~30V(以TI公司為準)

2.工作溫度範圍：-55∘~150∘C

3.輸出信號類型：直流類比電壓

4.溫度與輸出比：10mV/∘C

5.溫度精確度：0.5∘C(在25∘C)

圖六、6-2_1 TI公司LM35外觀接腳與相關特性

(本圖取材自TI公司技術手冊僅此致謝)

由前面的技術資料可知，我們只要測量Vout這隻接腳的輸出電壓，然後再除以10mV，便可以得知LM35周邊的溫度值，也就是說只要把前一個範例的A0類比輸入腳接到LM35的Vout腳，就可以得到一個溫度測量電路，這也就是本範例打算要進行的工作。

◎ 功能與動作說明：

1、以ESP8266建立一無線WiFi AP存取點(即Soft—AP模式)，這個AP存取點的SSID名稱為『ESP_softAP01』，而且不使用連線密碼。

2、此AP存取點內建伺服器的IP位址為：[ 192.168.4.1 ]。

3、當有客戶端(Client)裝置以瀏覽器連線上此伺服器時，會將接在類比接腳A0的LM35溫度感測器所量測到的溫度/電壓訊息，經過換算之後，回傳給連線的客戶端(手機、平板或筆電上的瀏覽器)。

4、如果客戶端裝置持續的連線，則系統會以固定的時間(在此為3秒)重新測量A0接腳的輸入電壓值，也就是LM35溫度感測器所量測到的溫度值，並主動傳送給客戶端裝置。

圖六、6-2_1 LM35溫度感測器客戶端瀏覽器連線後畫面

【圖六、6-2_1】是本範例程式在客戶端瀏覽器連線後預期出現的畫面，其中標記1的部分是本實習名稱的提示訊息，而標記2內容的是LM35文度感測器接到A0類比接腳的輸入轉換結果，為了方便使用者閱讀，所以同時以中英文的方式呈現出來。在此還是加上了一個量測次數計數器(Count)，好讓使用者可以得知目前已經量測過多少次了。

◎電路圖：

圖六、6-2_2 類比式溫度感測器LM35溫度測量電路

在【圖六、6-2_2】的電路中，由於LM35的工作電壓範圍為4~30V，所以我們把LM35的正電源腳接在模組板的5V電源上(在NodeMCU模組上為Vin腳)，而中間的量測電壓輸出腳Vout則接在模組板的A0腳，整個電路可說是非常簡單。

◎ 程式列表與說明：

#include <ESP8266WiFi.h>
#include "index.h"
// change these values to match your network
String softSsid = "ESP_softAP01";
//String softSsid = "ESP"+String(ESP.getChipId());
const char* softPassword = "12345678";
WiFiServer server(80);
String tmpString = "";
unsigned int count = 0;
void setup()
{
Serial.begin(115200);
Serial.println();
Serial.println("Serial started at 115200");
Serial.println();
Serial.println("Setting soft-AP Mode... ");
boolean result=WiFi.softAP(softSsid);
if(result==true)
{
Serial.println("soft-AP ready!");
Serial.print("softAP = ");
Serial.println(softSsid);
Serial.print("softIP = ");
Serial.println(WiFi.softAPIP());
server.begin();
}
else
Serial.println("soft-AP failed");
} // setup()結束
void loop()
{
// Check if a client has connected
WiFiClient client = server.available();
if (!client)
return;
count++;
tmpString = MAIN_page; // 取出html網頁回應程式
int AnalogIn=analogRead(A0);
Serial.print("Analog In = "); Serial.println(AnalogIn);
tmpString = MAIN_page;
float Temp=AnalogIn*3.3*100/1024;
Serial.print("Temperature = "); Serial.print(Temp); Serial.println(" 'C");
tmpString.replace("%Temp%", String(Temp) );
tmpString.replace("%count%", String(count) ); // 帶入測量次數
client.flush();
// client.print( header );
client.print( tmpString );
delay(5);
// The client will actually be disconnected when the function returns and 'client' object is destroyed
} // void loop()結束
// 以下部分為「index.h」標籤頁面的內容:
const char MAIN_page[] PROGMEM = R"=====(
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type:text/html
Connection: close
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta name='viewport' content='width=device-width, initial-scale=1.0'/>
<meta charset='utf-8'>
<meta http-equiv='refresh' content='3'>
<style>
body {font-size:100%;}
#main {display: table; margin: auto; padding: 0 10px 0 10px; }
</style>
<title>類比式溫度感測器LM35實習</title>
</head>
<body>
<div id='main'>
<h2><center>[Soft AP模式] <br>
類比式溫度感測器LM35實習<br></center><br>
溫度 = %Temp% 'C<br>
Temperature = %Temp% 'C <br>
Count = %count%
</h2>
</div>
</body>
</html>
)=====";

程式名稱：ESP_CH6_6_2_LM35.ino

本範例程式和上一個【ESP_CH6_6_1_VoltageIn.ino】非常類似，上面程式列表的64~93行便是這個伺服器的網頁首頁程式碼，整個html程式的字串變數名稱跟之前一樣命名為「MAIN_page[]」，為了能讓客戶端的瀏覽器能更快的自動定時讀取更新的量測結果，在下面這一行程式中把更新時間加快到3秒鐘：

74. <meta http-equiv='refresh' content='3'>

而【圖六、6-2_1】中標記1本實習名稱的提示訊息的部分，改成下面兩行程式：

84. <h2><center>[Soft AP模式] <br>

85. 類比式溫度感測器LM35實習<br></center><br>

而標記2的部分則修改成下面幾行程式去實現：

86. 溫度 = %Temp% 'C<br>

87. Temperature = %Temp% 'C <br>

88. Count = %count%

由於溫度的測量結果是動態變化的，為了配合這個特性，所以在此使用了兩個字串置換變數「Temp」、「count」，分別代表A0(也就LM35)的轉換結果與網頁刷新的次數。

在主迴圈(loop())程式中一開始便是在等待客戶端連線(40~42行)，接著把前網頁首頁程式MAIN_page[]傳送到tmpString這個字串變數中：

45. tmpString = MAIN_page; // 取出html網頁回應程式

接著使用下面這行程式讀取到A0這根類比入腳的轉換值：

47. int AnalogIn=analogRead(A0);

然後再把由A0輸入的量測值轉換成對應的溫度值：

50. float Temp=AnalogIn*3.3*100/1024;

接著的51~53行程式會先把轉換的結果顯示在Arduino IDE的序列監控視窗中，以便我們偵錯之用，同時也把溫度的轉換結果(Temp)與量測次數值(count)分別帶入「tmpString」這個字串變數中的「Temp」、「count」這兩個變數中，最後執行下列程式，便可以把從A0輸入接腳所讀取到的電壓值回應給連線的客戶端瀏覽器。

57. client.println( tmpString );

◎ 執行結果：

圖六、6-2_3 使用LM35溫度感測器客戶端瀏覽器連線後不同溫度量測畫面

【圖六、6-2_3】是客戶端瀏覽器與系統連線後開始量測溫度的畫面，由於自然界中一般溫度改變的速度本來就很慢，所以即使將測量更新的時間縮短到3秒，也不容易看到溫度的快速變化；一般要觀察溫度的改變可以用手指去觸摸LM35的外殼，不過能上升的溫度有限，如果手邊有吹風機或是烙鐵可以靠近試看看，但要注意不要把LM35的塑膠外殼燒焦了！

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2020年9月10日星期四

六、6-2 類比式溫度感測器(LM35)實習

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