LM35是美国国家半导体（后被TI收购）推出的精密温度传感IC系列，其信号输出方式为模拟输出，输出电压值与摄氏温度值呈正比，且用户不需额外的校正就能获得较高的测量精度。其主要特性有：
- 供电电压：4~30V
- 测量范围：与芯片相关，单个正电源供电时最大+2~+150°C
- 测量精度：与芯片、测量温度有关，如下图。可见室温附近误差典型值大约在+-0.5°C，最大值在+-0.5°C到+-1.5°C不等。本文中使用的LM35D是精度最差的芯片，误差最大值约+-1.5°C。
- 功耗：与测量电路、温度有关，大约在50~100μA范围。
- Sensor Gain：10mV/°C，电压与温度的关系为 Vout = Temperature × 10mV/°C。
- 长期稳定性：量程最高温度下1000小时漂移+-0.08°C。
- 封装：有TO-92、Metal Can、SOIC-8、TO-220。本文使用的LM35D为TO-92封装。
电路连接
LM35D采用Arduino UNO板上的5V电压供电，信号输出端与A0管脚相连。
简单的电压读取和转换
转换采用Arduino的ADC功能实现，测量电压与AD采样值的关系为：
其中，Vin是被测量（输入）电压；Vref是参考电压，若不特殊设置的话即为供电电压，对于UNO板为5V；resolution是ADC的比特数（不含符号位），对于atmega328p为10比特；ADC为读取的转换结果。严格来讲，上式的分母应该再减去1，但是否减1对结果的影响可以忽略不计。实现的代码非常简单：
1 /*
2 Measuring the temperature using the LM35 sensor
3 Connection:
4 LM35 UNO
5 Vs <------> 5V
6 GND <-----> GND
7 Vout <----> A0
8
9 */
10
11 const int PIN_LM35 = A0; //pin connection
12
13 float sensorVolt; //unit: mV
14 float temperature; //unit: centigrade
15
16 void setup()
17 {
18 Serial.begin(115200); //initialize serial communication
19 }
20
21 void loop()
22 {
23 sensorVolt = analogRead(PIN_LM35)*5000.0/1023; //do conversion
24 temperature = sensorVolt/10.0;
25
26 Serial.print("Temperature: "); //print the result
27 Serial.print(temperature);
28 Serial.println(" `C");
29
30 delay(1000); //delay 1s
31 }
获得更高分辨率
除了采用电源电压作为基准源外，atmega328p提供了1.1V的内部基准源。在室温条件下测量时，LM35的输出电压在几百mV量级，因此可以利用内部基准源获得更高的测量分辨率。
- 若使用5V的电源电压作为基准源时，测量分辨率为5000mV/1024 = ~4.9mV，对应温度0.49°C；
- 若使用1.1V的内部基准源，测量分辨率为1100mV/1024 = ~1.1mV，对应温度0.11°C，分辨能力有明显的提高。
代码也很简单，只需增加analogReference()语句及更改转换参数即可：
1 /*
2 Measuring the temperature using the LM35 sensor
3 Connection:
4 LM35 UNO
5 Vs <------> 5V
6 GND <-----> GND
7 Vout <----> A0
8
9 */
10
11 const int PIN_LM35 = A0; //pin connection
12
13 float sensorVolt; //unit: mV
14 float temperature; //unit: centigrade
15
16 void setup()
17 {
18 analogReference(INTERNAL); //use internal voltage reference
19 Serial.begin(115200); //initialize serial communication
20 }
21
22 void loop()
23 {
24 sensorVolt = analogRead(PIN_LM35)*1100.0/1023; //do conversion
25 temperature = sensorVolt/10.0;
26
27 Serial.print("Temperature: "); //print the result
28 Serial.print(temperature);
29 Serial.println(" `C");
30
31 delay(1000); //delay 1s
32 }
然而，atmega328p的手册中描述内部基准源本身的误差有+-9%左右。因此，使用内部基准源在提高分辨能力的同时，也引入了额外的测量误差。更好的方法是采用外部的高精度基准源。
参考资料
datasheet: LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors - TI
Tutorial: Analog to Digital Conversion - Thanks to SparkFun
How to Build a LM35 Temperature Sensor Circuit
Arduino LM35 Sensor (包含利用Processing实现结果可视化的程序)
TMP36 Temperature Sensor - from Adafruit