数字温度传感器
DS18B20数字式温度传感器
DS18B20数字式温度传感器，与传统的热敏电阻有所不同的是，使用集成芯片，采用单总线技术，其能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度。
同时，它可以直接将被测温度转化成串行数字信号供微机处理，接口简单，使数据传输和处理简单化。
部分功能电路的集成，使总体硬件设计更简洁，能有效地降低成本，搭建电路和焊接电路时更快，调试也更方便简单化，这也就缩短了开发的周期。
DS18B20单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：（ 1 ）采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
（ 2 ）测量温度范围宽，测量精度高。
DS18B20 的测量范围为-55℃~+125℃；在-10~+85℃范围内，精度为±0.5℃。
（ 3 ）在使用中不需要任何外围元器件即可实现测温。
（ 4 ）多点组网功能。
多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。
（ 5 ）供电方式灵活。
DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。
因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。
（ 6 ）测量参数可配置。
DS18B20的测量分辨率可通过程序设定9~12位。
（ 7 ）负压特性。
电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
（ 8 ）掉电保护功能。
DS18B20内部含有EEPROM，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。
DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此也就被设计者们所青睐。
二、DS18B20测温原理DS18B20 的内部测温电路框图低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，为计数器提供一频率稳定的计数脉冲。
DS18B20的工作原理
DS18B20的工作原理DS18B20是一款数字温度传感器，具有高精度、低功耗、数字输出等特点。
它采用了独特的1-Wire接口技术，可以通过单一的数据线进行通信和供电，非常适合在各种环境中进行温度监测和控制。
DS18B20的工作原理如下：1. 温度测量原理：DS18B20利用半导体材料的温度特性来测量温度。
它内部集成为了一个温度传感器，该传感器基于温度对硅芯片内部电压的影响进行测量。
当温度升高时，硅芯片内部的电压也会随之变化，通过测量这个变化的电压，就可以得到温度的数值。
2. 1-Wire接口技术：DS18B20采用了独特的1-Wire接口技术，这意味着它只需要一根数据线进行通信和供电。
在通信过程中，DS18B20会将温度数据转换为数字信号，并通过数据线传输给主控设备。
同时，主控设备也可以通过数据线向DS18B20发送指令，控制其工作模式和参数设置。
3. 工作电源：DS18B20可以通过1-Wire接口从主控设备获取电源，也可以通过外部提供的电源进行供电。
当通过1-Wire接口供电时，DS18B20会从数据线上提取能量，并利用内部的电源管理电路进行稳定的工作。
这种设计使得DS18B20在低功耗模式下工作，非常适适合于电池供电的应用场景。
4. 温度精度和分辨率：DS18B20具有高精度的温度测量能力，可以达到±0.5℃的精度。
同时，它还可以根据需要进行温度分辨率的设置，可选的分辨率包括9位、10位、11位和12位。
分辨率越高，测量的温度范围越小，但精度也相应提高。
5. 多个DS18B20的连接：由于DS18B20采用了1-Wire接口技术，可以通过将多个DS18B20连接在同一条数据线上，实现多个温度传感器的同时测量。
每一个DS18B20都有一个惟一的64位ROM代码，通过这个代码可以区分不同的传感器。
主控设备可以通过发送指令来选择特定的传感器进行温度测量。
总结：DS18B20是一款采用1-Wire接口的数字温度传感器，具有高精度、低功耗、数字输出等特点。
DS18B20温度传感器
DS18B20是一种单总线数字温度传感器，测试温度范围-55℃-125℃，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。
单总线，意味着没有时钟线，只有一根通信线。
单总线读写数据是靠控制起始时间和采样时间来完成，所以时序要求很严格，这也是DS18B20驱动编程的难点。
一.DS18B20温度传感器1.引脚图2.DS18B20内部结构图主要由2部分组成：64位ROM、9字节暂存器，如图所示。
(1) 64 位ROM。
它的内容是64 位序列号，它可以被看作是该DS18B20 的地址序列码，其作用是使每个DS18B20 都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目的。
(2) 9字节暂存器包含：温度传感器、上限触发TH高温报警器、下限触发TL低温报警器、高速暂存器、8位CRC产生器。
3.64位ROM结构图8位CRC:是单总线系列器件的编码，DS18B20定义为28H。
48位序列号：是一个唯一的序列号。
8位系列码：由CRC产生器生产，作为ROM中的前56位编码的校验码。
4.9字节暂存器结构图以上是内部9 个字节的暂存单元（包括EEPROM）。
字节0~1 是温度存储器，用来存储转换好的温度。
字节2~3 是用户用来设置最高报警和最低报警值。
这个可以用软件来实现。
字节4 是配置寄存器，用来配置转换精度，让它工作在9~12 位。
字节5~7 保留位。
字节8 CRC校验位。
是64位ROM中的前56位编码的校验码。
由CRC发生器产生。
5.温度寄存器结构图温度寄存器由两个字节组成，分为低8位和高8位。
一共16位。
其中，第0位到第3位，存储的是温度值的小数部分。
第4位到第10位存储的是温度值的整数部分。
第11位到第15位为符号位。
全0表示是正温度，全1表示是负温度。
表格中的数值，如果相应的位为1，表示存在。
如果相应的位为0，表示不存在。
6.配置寄存器精度值：9-bit 0.5℃10-bit 0.25℃11-bit 0.125℃12-bit 0.0625℃7.温度/数据关系注意：如果温度是一个负温度，要将读到的数据减一再取反二.单总线协议1.单总线通信初始化初始化时序包括：主机发出的复位脉冲和从机发出的应答脉冲。
数字温度传感器工作原理
数字温度传感器工作原理
数字温度传感器是一种用于测量温度的装置，它能够将温度转化为数字信号输出。
这类传感器通常使用特定的敏感元件，如热敏电阻（PTC或NTC）、热电偶或热电阻（如铂电阻）等。
对于热敏电阻传感器，它的阻值会随温度的变化而变化。
通常情况下，热敏电阻是一个负温度系数（NTC）电阻元件，即其阻值随温度的升高而下降。
数字温度传感器通过测量热敏电阻的阻值，并将其转化为数字信号输出，从而得到温度值。
热电偶则是利用两个不同材料的导电性质差异以及温度变化引起的电动势变化来测量温度的传感器。
当两个导电材料的接触点处于不同的温度下时，会产生一定的电势差。
通过测量这个电势差，可以计算出温度值。
而热电阻则是利用材料在不同温度下的电阻值变化来测量温度的传感器。
最常用的热电阻材料是铂电阻（Pt100或Pt1000），其电阻值与温度之间具有良好的线性关系。
将热电阻放置在待测温度环境中，通过测量电阻值的变化，可以通过查表或计算得出温度值。
通过将热敏电阻、热电偶或热电阻连接到一定的电路中，数字温度传感器可以将温度转换为数字信号输出。
这些数字信号可以通过一定的标准协议传输，如I2C、SPI或UART等，从而
将温度值传送给其他的设备或系统进行处理和分析。
数字温度传感器课程设计
数字温度传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字温度传感器的基本工作原理，掌握相关的物理概念和术语。
2. 学生能描述数字温度传感器在智能控制系统中的应用，并列举至少三种实际应用场景。
3. 学生能解读数字温度传感器输出的数据，并进行简单的数据转换。
技能目标：1. 学生能够正确使用数字温度传感器进行温度测量，并完成数据采集。
2. 学生能够运用编程软件对数字温度传感器进行控制，实现对温度的实时监控。
3. 学生能够通过小组合作，设计并实施一个简单的数字温度传感器应用项目。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到数字温度传感器在生活中的广泛应用，增强对科技的兴趣和认识。
2. 学生通过实践操作，培养动手能力、观察力和问题解决能力。
3. 学生在小组合作中，学会沟通与协作，培养团队精神和集体荣誉感。
课程性质：本课程为信息技术与物理学科的跨学科课程，注重理论联系实际，强调学生的动手操作和实际应用。
学生特点：初三学生具备一定的物理知识和信息技术基础，对新鲜事物充满好奇心，善于合作与交流。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过项目式学习，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保课程目标的实现。
将目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字温度传感器基础知识：- 温度传感器原理与分类- 数字温度传感器的工作原理- 常见数字温度传感器的结构与性能2. 数字温度传感器的应用：- 数字温度传感器在智能控制系统中的应用- 实际应用场景案例分析- 数字温度传感器选型依据3. 数据采集与处理：- 数字温度传感器输出数据的读取与转换- 数据采集系统的搭建与编程- 温度监控系统的设计与实现4. 实践操作与项目设计：- 数字温度传感器的使用与调试- 小组合作进行温度测量与监控系统设计- 项目展示与评价教学大纲安排：第一课时：数字温度传感器基础知识学习第二课时：数字温度传感器应用案例分析第三课时：数据采集与处理方法学习第四课时：实践操作与项目设计教材关联章节：《信息技术》中关于传感器及其应用的相关章节；《物理》中关于温度及其测量、数据采集与处理的相关章节。
ds18b20工作原理
ds18b20工作原理
DS18B20温度传感器是一种数字温度传感器，采用"1-wire"
（单总线）接口通信，其工作原理如下：
1. 传感器结构：DS18B20传感器由温度传感器芯片、电源线
和数据线组成。
芯片内部包含温度传感器、模数转换器和存储器。
2. 电源供电：传感器通过电源线从计算机、微控制器或其他设备中获取供电。
传感器的VDD和GND引脚用于供电。
3. 温度测量：传感器使用其内部温度传感器测量环境温度。
当温度变化时，传感器内部的温度传感器会产生电压变化。
4. 模数转换：传感器内部的模数转换器将温度传感器测量到的电压转换为数字信号。
转换后的数字信号可以在数据线上传输。
5. 通信协议：传感器使用1-wire接口协议进行通信。
该协议
允许使用单根数据线进行数据传输。
传感器通过数据线将温度数据发送给主控设备。
6. 数据读取：主控设备发送读取指令给传感器，传感器将温度数据通过数据线返回给主控设备。
主控设备可以通过读取传感器返回的数据来获取环境温度。
总结：DS18B20温度传感器工作原理基于温度传感器芯片和
模数转换器的结构，在供电后，传感器通过测量温度传感器的
电压变化来获取环境温度，并通过1-wire接口协议将温度数据传输给主控设备。
数字温度传感器芯片
数字温度传感器芯片数字温度传感器芯片是一种用于测量温度的电子器件，将环境温度转化为数字电信号输出。
它使用了先进的集成电路技术和传感器技术，在温度测量方面具有很高的精度和稳定性。
数字温度传感器芯片可以广泛应用于各种领域，例如工业自动化、医疗设备、家用电器等。
它具有体积小、功耗低、响应速度快等特点，适用于需要准确温度测量且空间有限的场景。
数字温度传感器芯片的工作原理是利用物质的温度敏感性，通过相应的传感器转换为电信号。
常见的数字温度传感器芯片有两种类型：基于热电效应的传感器和基于半导体材料的传感器。
基于热电效应的数字温度传感器芯片利用热电对的温度依赖性，将热电对连接到电路上，测量出温度对应的电压或电流信号。
通过一系列的电路处理和转换，最终输出数字温度值。
这种传感器芯片具有较高的精度和稳定性，但价格较高。
基于半导体材料的数字温度传感器芯片则利用半导体材料在温度变化下的电阻性质，通过测量电阻值来计算温度。
这种传感器芯片具有体积小、功耗低的特点，适用于对空间要求较高的场合。
然而，由于半导体材料的性质受到一些外界因素的影响，因此在一些极端环境下，其精度和稳定性可能会稍微降低。
数字温度传感器芯片在使用时需要根据具体的应用场景进行选择。
一般需要考虑测量范围、精度要求、响应时间、电源电压等因素。
此外，还需要注意芯片与其他电路的兼容性和抗干扰能力，以确保测量结果的准确性和可靠性。
总之，数字温度传感器芯片是一种非常重要的电子器件，可以广泛应用于各个领域。
它通过转换温度信号为数字信号，具有高精度、高稳定性和快速响应的特点。
随着科技的发展和应用需求的增加，数字温度传感器芯片的性能和功能也在不断提升，将为各个领域的温度测量提供更加准确、可靠的解决方案。
LM35温度传感器的设计和制造
LM35温度传感器的设计和制造由于现在科技的发展非常迅速，温度传感器也已经成为了很多领域必不可少的一部分。
在各种设备中，要通过传感器来监测温度，确保设备能够正常工作。
在这篇文章里，将要介绍的是常用的LM35数字温度传感器的设计和制造。
1. LM35数字温度传感器的基本原理LM35温度传感器是一种电压输出型的传感器，它的工作原理是将热电偶所产生的微小电压信号放大成一定的电压值，再通过运算放大电路将电压信号转换为对应温度。
所以说，这种传感器实质上就是一种测量温度的模拟电路。
2. LM35数字温度传感器的设计设计LM35数字温度传感器需要准备以下的器材：（1）LM35芯片（2）电源电池（3）15V稳压器（4）电容器（5）电阻器（6）LED灯（7）电线设计步骤：（1）按照LM35芯片的引脚连接需要将15V稳压器和对应的电容器连接到芯片的正极处。
（2）将芯片的负极连接到电源的接地端，同时也要连接电阻器和LED灯。
（3）将LM35传感器的Pin脚接收温度的信号输入到运算放大器中，将输出连接到LED灯上，以实现对温度变化的监测。
（4）由于LM35的输出是模拟信号，与数字电路的需求不符，所以我们需要一个A/D转换器，将模拟信号转化为数字信号。
3. LM35数字温度传感器的制造流程（1）通过软件进行LM35温度传感器的建模和仿真；（2）根据电路设计图和原理图，制作电路板，将所有元器件进行焊接；（3）进行电路板的测试和调试，确保没有电路故障；（4）将LM35芯片与电路板连接，进行温度测试和记录，发现温度异常还需要调试电路。
4. LM35数字温度传感器的使用LM35温度传感器的使用极为简单，只需要将它与需要监测的设备或物体接触表面，并通过已接入的电路将其输出信号反馈到计算机或显示屏上即可。
在使用过程中，还需要注意保持传感器的外观整洁、不受到震动和强光干扰，并进行定期检查和维护。
5. LM35数字温度传感器的应用LM35数字温度传感器在工业生产、物流仓储、环境监测、医学等领域应用广泛。
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中南林业科技大学涉外学院传感器课程设计题指导老师向诚学生姓名王璋娅学号 20148080 专业班级电子信息工程四班摘要目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。
本次课程设计，就是用单片机实现温度控制，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。
本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计，主要介绍了一个基于AT89C51单片机和数字温度传感器DS18B20的测温系统，并用LED 数码管显示温度值，易于读数。
系统电路简单、操作简便，能任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。
目录1. 引言 --------------------------------------------------------------42.总体方案设计---------------------------------------------------6 2.1设计要求-------------------------------------------------------6 2.2方案论证-------------------------------------------------------62.3 系统整体方案思路 -----------------------------------------73.硬件电路设计---------------------------------------------------9 3.1 主控制器系统的设计---------------------------------------11 3.2 温度传感器的设计-----------------------------------------11 3.2.1DS18B20基本介绍----------------------------------------11 3.2.3DS18B20测温原理---------------------------------------12 3.3 温度控制电路的设计--------------------------------------18 3.4 显示电路的设计 ------------------------------------------19 3.4.1显示电路模块---------------------------------------------193.4.2数字显示驱动电路---------------------------------------194. 系统的软件设计----------------------------------------------205.系统的安装与调试--------------------------------------------22 结论----------------------------------------------------------------23 参考资料---------------------------------------------------------251. 引言温度控制广泛应用于人们的生产和生活中，人们使用温度计来采集温度，通过人工操作、加热、通风和降温设备来控制温度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。
即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器，但由于其互换性差，效果也不理想。
在某些行业中对温度的要求较高，由于工作环境温度不合理而引发的事故时有发生。
对工业生产可靠进行造成影响，甚至操作人员的安全。
为了避免这些缺点，需要在某些特定的环境里安装数字温度测量及控制设备。
本设计由于采用了新型单片机对温度进行控制，以其测量精度高，操作简单。
可运行性强，价格低廉等优点，特别适用于生活，医疗，工业生产等方面的温度测量及控制。
温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域如家电、汽车、材料、电力电子等常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同, 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。
这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。
传统的继电器调温电路简单实用,但由于继电器动作频繁,可能会因触点不良而影响正常工作。
控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID 控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。
而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。
数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。
测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。
最常见到得测量温度的工具是各种各样的温度计，例如：水银玻璃温度计，酒精温度计，热电偶或热电阻温度计等。
它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。
利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，有直观准确。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用51单片机，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管实现温度显示,能准确达到以上要求。
2.总体方案设计2.1设计要求：数字式温度计要求测温范围为－55～125°C，精度误差在0.1°C以内，LED数码管直读显示。
2.2方案论证：温度控制系统采用AT89C51八位机作为微处理单元进行控制。
采用4X4键盘把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器，还可以过键盘完成温度检测功能的转换。
温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相比较来控制温度控制器。
根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C51为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。
选用数字温度传感器DS18B20，省却了采样／保持电路、运放、数／模转换电路以及进行长距离传输时的串／并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。
2.3系统整体方案思路该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器为点阵字符LCD，1602液晶模块。
检测范围5摄氏度到60摄氏度。
本系统除了显示温度以外还可以设置一个温度值，对所测温度进行监控，当温度高于或低于设定温度时，开始报警并启动相应程序（温度高于设定温度时，风扇开；当温度低于设定温度时，加热器开）。
中央微处理器AT89C51：AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,1个全双工串行通信口，，片内时钟振荡器。
此外，AT89C51设计和配置了振荡频率，并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
同时该芯片还具有PDIP、TQFP 和PLCC等三种封装形式。
AT89C51单片机综合了微型处理器的基本功能。
按照实际需要，同时也考虑到设计成本与整个系统的精巧性，所以在本系统中就选用价格较低、工作稳定的AT89C51单片机作为整个系统的控制器。
按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。
数字温度计总体电路结构框图如图所示：3.硬件电路设计3.1 主控制器系统设计目前的单片机开发系统只能够仿真单片机，却没有给用户提供一个通用的最小系统。
由设计的要求，只要做很小集成度的最小系统应用在一些小的控制单元。
其应用特点是: （1）全部I/O口线均可供用户使用。
（2）内部存储器容量有限（只有4KB地址空间）。
（3）应用系统开发具有特殊性单片机最小系统如图所示，其中有4个双向的8位并行I/O 端口，分别记作P0、P1、P2、P3，都可以用于数据的输出和输入，P3口具有第二功能为系统提供一些控制信号。
时钟电路用于产生单片机工作所必须的时钟控制信号，内部电路在时钟信号的控制下，严格地按时序指令工作。
单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片的引脚XTAL1，输出端为XTAL2。
这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。
电路中的微调电容通常选择为30pF左右，该电容的大小会影响到振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。
晶体的振荡频率为12MHz。
把EA脚接高电平，单片机访问片内程序存储器，但在PC值超过0FFFH（4Kbyte地址范围）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。
主控制系统电路如图所示：3.2 温度传感电路设计DS18B20基本介绍：DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化成串行数字信号处理器处理。
DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。