TMP102 数字温度传感器 MicroPython 驱动
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简介
TMP102 是 Texas Instruments 生产的低功耗数字温度传感器，通过 I2C 接口与主机通信。本驱动包提供完整的 TMP102 功能封装，支持 12-bit 和 13-bit 两种精度模式、四档可调转换速率、关断低功耗模式与单次转换、温控器告警及温度阈值配置等功能。驱动采用模块化设计，各功能按需导入，兼顾灵活性与资源占用。
主要功能
- 核心温度读取：默认 12-bit 分辨率（0.0625℃），精度 ±0.5℃
- 扩展模式：13-bit 分辨率，测量上限 150℃（正常模式 128℃）
- 四档转换速率：0.25 Hz / 1 Hz / 4 Hz / 8 Hz 可调
- 关断模式与单次转换：低功耗场景下按需采样
- 温控器告警：可配置高低温度阈值、告警极性、故障队列长度
- 温度单位转换：内置华氏度（Fahrenheit）和开尔文（Kelvin）转换器
- 兼容 pyb.I2C 和 machine.I2C 两种 API 风格
- 模块化按需导入：未导入的扩展模块不占用内存
硬件要求
推荐测试硬件：
| 硬件 | 说明 |
|---|---|
| TMP102 模块 | TI TMP102 数字温度传感器 |
| MicroPython 开发板 | ESP32 / ESP8266 / RP2040 / STM32 等 |
| 杜邦线 | 4 根（VCC、GND、SCL、SDA） |
引脚说明：
| 引脚 | 功能描述 | ESP32 示例引脚 |
|---|---|---|
| VCC | 电源正极（1.4V–3.6V） | 3V3 |
| GND | 电源负极 | GND |
| SCL | I2C 时钟线 | GPIO 22 |
| SDA | I2C 数据线 | GPIO 21 |
| ADD0 | 地址选择引脚（接 GND=0x48，接 VCC=0x49） | GND |
软件环境
| 项目 | 版本/说明 |
|---|---|
| MicroPython 固件 | v1.23 及以上 |
| 驱动版本 | v1.0.0 |
| 依赖库 | 无（仅使用内置 machine 模块） |
| 开发板 | ESP32 / ESP8266 / RP2040 / STM32 等 |
文件结构
tmp102/
├── __init__.py # 包入口，导出 Tmp102 类
├── _tmp102.py # 核心驱动（I2C 通信、温度解析）
├── alert.py # 温控器/告警功能扩展
├── conversionrate.py # 转换速率配置扩展
├── convertors.py # 温度单位转换器（Fahrenheit / Kelvin）
├── extendedmode.py # 扩展模式（13-bit）配置扩展
├── oneshot.py # 单次转换功能扩展
├── shutdown.py # 关断模式配置扩展
├── main.py # 测试示例程序
└── README.md # 说明文档
文件说明
| 文件 | 说明 |
|---|---|
__init__.py |
包入口文件，导出 Tmp102 核心类 |
_tmp102.py |
核心驱动文件，实现 I2C 寄存器读写、温度数据解析（支持 12/13-bit 和补码负数）、配置寄存器的读写以及 _apply_{key} 扩展注入机制 |
alert.py |
温控器告警扩展，提供 alert（告警标志）、alert_polarity（告警极性）、thermostat_mode（比较器/中断模式）、fault_queue_length（故障队列 1/2/4/6）、thermostat_high_temperature 和 thermostat_low_temperature 属性 |
conversionrate.py |
转换速率扩展，提供 conversion_rate 属性及四档常量：CONVERSION_RATE_QUARTER_HZ / _1HZ / _4HZ / _8HZ |
convertors.py |
温度单位转换工具类，提供 Fahrenheit（华氏度）和 Kelvin（开尔文）转换器 |
extendedmode.py |
扩展模式（13-bit）扩展，提供 extended_mode 属性，启用后测温上限从 128℃ 提升至 150℃ |
oneshot.py |
单次转换扩展，提供 initiate_conversion() 方法和 conversion_ready 属性，需配合关断模式使用 |
shutdown.py |
关断模式扩展，提供 shutdown 属性，进入关断后仅串行接口保持活动以节省功耗 |
main.py |
测试示例程序，包含所有 API 的演示函数和 I2C 设备扫描逻辑 |
快速开始
1. 复制文件
将 tmp102/ 目录完整复制到 MicroPython 设备的 /lib/ 目录下。
2. 硬件接线
| TMP102 | ESP32 |
|---|---|
| VCC | 3V3 |
| GND | GND |
| SCL | GPIO 22 |
| SDA | GPIO 21 |
| ADD0 | GND（地址 0x48） |
3. 运行测试
将 main.py 复制到设备根目录并运行：
from machine import I2C, Pin
from tmp102 import Tmp102
# 初始化 I2C 总线
i2c = I2C(0, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
# 创建 TMP102 实例（默认 0x48 地址、4Hz、12-bit、摄氏温度）
sensor = Tmp102(i2c)
# 读取温度
print("Temperature: %.4f C" % sensor.temperature)
使用扩展功能：
from machine import I2C, Pin
from tmp102 import Tmp102
# 导入需要的扩展模块（须在实例化前导入）
import tmp102.conversionrate
import tmp102.extendedmode
from tmp102.convertors import Fahrenheit
i2c = I2C(0, scl=Pin(22), sda=Pin(21))
sensor = Tmp102(i2c)
# 设置转换速率
sensor.conversion_rate = Tmp102.CONVERSION_RATE_1HZ
# 启用扩展模式（13-bit, 上限 150℃）
sensor.extended_mode = True
# 使用华氏度转换器
f_conv = Fahrenheit()
print("Temperature: %.2f F" % f_conv.convert_to(sensor.temperature))
注意事项
| 分类 | 说明 |
|---|---|
| 工作电压 | 1.4V–3.6V，不可接 5V |
| I2C 地址 | ADD0 接 GND=0x48（默认），接 VCC=0x49；另有 0x4A/0x4B 两个地址变体 |
| 测量范围 | 正常模式 −25℃~128℃，扩展模式 −25℃~150℃ |
| 精度 | 正常模式 0.0625℃/LSB（12-bit），扩展模式 0.0625℃/LSB（13-bit）；精度 ±0.5℃（−25℃~85℃） |
| 首次转换 | 上电后首次转换需要约 26ms（4Hz 下），8Hz 下约 4ms |
| 扩展模块导入顺序 | 含 kwargs 参数（如 conversion_rate=、shutdown=）的扩展模块必须在构造 Tmp102 实例前导入 |
| wake-up 延迟 | 从关断模式唤醒后，需等待一次完整转换周期才能读到有效温度 |
| MicroPython 兼容 | 同时支持 pyb.I2C（readfrom/writeto）和 machine.I2C（recv/send）两种 API |
版本记录
| 版本号 | 日期 | 作者 | 修改说明 |
|---|---|---|---|
| v1.0.0 | 2026-07-25 | Kevin Houlihan | 初始规范化版本，完整中英双语 docstring、类型注解、参数校验、OSError 包装重抛 |
联系方式
- 原作者：Kevin Houlihan
- 原仓库：https://codeberg.org/khoulihan/micropython-tmp102
许可协议
MIT License
Copyright (c) 2014 Kevin Houlihan
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