如何提高 arduino TMP36 温度读数？答案

【问题标题】：How to improve an arduino TMP36 temperature reading?如何提高 arduino TMP36 温度读数？
【发布时间】：2018-02-07 22:15:57
【问题描述】：

Arduino love-o-meter 项目（包含在入门套件中）使用float 根据从 TMP36 读取的电压计算温度。

Arduino Uno 微控制器（ATmega328P）没有FPU，计算性能不佳。

我们如何改进这种计算？

// Code for 5V at the input of the TMP36
int reading = analogRead(PIN);
float voltage = (reading * 500.0) / 1024.0;  
float celciusTemperature = voltage - 50.0;

【问题讨论】：

我认为将[precision]标签替换为语言标签会更有用。

标签： c++ performance arduino floating-point sensors

【解决方案1】：

性能不佳的原因是使用了浮点值。

我将展示如何摆脱它。

首先我们谈谈精度：

TMP36 的温度范围为 500°C（从 -50°C 到 +450°C）。
模拟读取适用于从 0 到 1023（1024 个可能值）的 10 位。

所以精度是 500/1024。大约 0.5 °C。

因此，如果我们想在int 上编码温度，则此int 的次要位需要编码为 0.5°C 而不是 1°C。

示例：

int celciusTemperatureByHalfDegree = +40; // +20.0°C
int celciusTemperatureByHalfDegree = +41; // +20.5°C
int celciusTemperatureByHalfDegree = -10; // -5.0°C
int celciusTemperatureByHalfDegree = -15; // -5.5°C

我们看到：

celciusTemperatureByHalfDegree = celciusTemperature * 2

大概会有：

int reading = analogRead(PIN);
int voltage = (reading * 500) / 1024;  
int celciusTemperature = voltage - 50;
int celciusTemperatureByHalfDegree = celciusTemperature * 2;

此时溢出和舍入问题导致此代码无用。

让我们简化一下：

int reading = (analogRead(PIN) * 500) / 1024;
int celciusTemperatureByHalfDegree = (reading - 50) * 2;

再说一遍：

int reading = (analogRead(PIN) * 500) / 512;
int celciusTemperatureByHalfDegree = reading - 100;

再说一遍：

int reading = (analogRead(PIN) * 125) / 128;
int celciusTemperatureByHalfDegree = reading - 100;

此时不再存在舍入问题。但是analogRead() 给出的输出介于 0 和 1023 之间。

并且1023 * 125 大于最大int16 (32,767)，因此可能发生溢出。

这里我们将使用 125 = 5*25 和 128 = 4*32。

int reading = (analogRead(PIN) * 5 * 25) / (4 * 32);
int celciusTemperatureByHalfDegree = reading - 100;

会变成：

int reading = analogRead(PIN); // 0 to 1023
reading *= 5;                  // 0 to 5115 (no overflow)
reading /= 4;                  // 0 to 1278 (no overflow)
reading *= 25;                 // 0 to 31950 (no overflow)
reading /= 32;                 // 0 to 998
int celciusTemperatureByHalfDegree = reading - 100;

最后我们将使用这段代码来打印它：

// print the integer value of the temperature
Serial.print(celciusTemperatureByHalfDegree/2);
Serial.print(".");
// less significant bit code for "__.0" of "__.5"
Serial.print(celciusTemperatureByHalfDegree % 2 ? '5' : '0'); 
Serial.print("°C");

【讨论】：