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STC8H8L64U單片機(jī)使用NTC采集轉(zhuǎn)換溫度程序

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ID:1020872 發(fā)表于 2023-10-14 13:59 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
傳統(tǒng)的NTC檢測溫度，需要根據(jù)規(guī)格書去查表對應(yīng)溫度的電阻值，每更換一種NTC就需要重新移植NTC對應(yīng)的溫度電壓表。
對于嚴(yán)格要求溫度的精確度的產(chǎn)品建議查表進(jìn)行
對于可容忍正負(fù)1攝氏度的產(chǎn)品建議查用算法進(jìn)行計(jì)算，這樣就不需要在更換NTC后進(jìn)行溫度表的重新抄寫移植。
中間顯示的是NTC的電壓值，左上顯示的第一個(gè)溫度是NTC的溫度25，右下角顯示的溫度是DS18B20讀取的溫度23，
兩個(gè)溫度相差2度，如果對溫度不是很嚴(yán)格我建議就是使用一個(gè)NTC就行，NTC溫度換算有兩種方式，一種是查表法，
通過羅列每個(gè)溫度對應(yīng)的電阻值去查詢，我覺得太麻煩了，所以我就使用了公式法，套用了公式，計(jì)算出來的結(jié)果還行，
比較接近，但是占用運(yùn)行空間比較大，因?yàn)橐褂胢ath.h函數(shù)開始上圖，歡迎大家討論

制作出來的實(shí)物圖如下：
37e3463f95ddab58fcf7879540429db.jpg

電路原理圖如下：
bd0bf2f71980b821c46917645ad9756.png

單片機(jī)源程序如下:

  2. /*初始化時(shí)先把要ADC轉(zhuǎn)換的引腳設(shè)置為高阻輸入.

  4. 過采樣提升N位分辨率：進(jìn)行2的2N次方轉(zhuǎn)換，累加值右移N位，提升N位分辨率

  6. 12位ADC，采樣4次數(shù)值累加后除以2，結(jié)果便為13位過采樣ADC數(shù)值.

  8. 同理12位ADC，采樣16次數(shù)值累加以后除以4，結(jié)果便為14位過采樣ADC數(shù)值.

  10. 程序提供了兩種軟件防抖的方式供參考選用：
  11. 1. 使用冒泡排序，去掉最高值、最低值，求中間平均值（不需要的話屏蔽 BUBBLE_SORT 定義）
  12. 2. 采樣累加，求平均值（不需要的話可將 SUM_LENGTH 定義值改為 1 ）
  13. ******************************************/

  15. #include <ADC.h>
  16. #include <delay.h>
  17. #include "TFT.h"

  19. #define BUBBLE_SORT     //設(shè)置使用冒泡排序，去掉最高值、最低值，求中間平均值（不需要的話屏蔽此行）

  21. #define SUM_LENGTH        16        /* 平均值采樣次數(shù) 最大值16（不需要的話可將定義值改為 1 ）*/

  23. /*************        本地常量聲明        **************/

  25. #define        ADC_SPEED        15                /* 0~15, ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間(CPU時(shí)鐘數(shù)) = (n+1)*32  ADCCFG */
  26. #define        RES_FMT                (1<<5)        //1右移5位即為00100000，這個(gè)位設(shè)置為1  /* ADC結(jié)果格式 0: 左對齊, ADC_RES: D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4, ADC_RESL: D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 */
  27.                                                         /* ADCCFG      1: 右對齊, ADC_RES: 0 0 0 0 D11 D10 D9 D8, ADC_RESL: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 */


  30. #ifdef BUBBLE_SORT  //使用冒泡排序，去掉最高值、最低值，求中間平均值
  31. u16 ADC_Buffer[16];
  32. #endif

  34. /**********************************************/
  35. void ADCINIT()
  36. {
  37.         ADCTIM = 0x3f;  //設(shè)置通道選擇時(shí)間、保持時(shí)間、采樣時(shí)間
  38.         ADCCFG = RES_FMT + ADC_SPEED;
  39.         //ADC模塊電源打開后，需等待1ms，MCU內(nèi)部ADC電源穩(wěn)定后再進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換
  40.         ADC_CONTR = 0x80;        //ADC on + channel
  41. }

  43. /******************** 計(jì)算溫度 *********************/
  44. /*傳統(tǒng)的NTC檢測溫度，需要根據(jù)規(guī)格書去查表對應(yīng)溫度的電阻值，每更換一種NTC就需要重新移植NTC對應(yīng)的溫度電壓表。
  45. 對于嚴(yán)格要求溫度的精確度的產(chǎn)品建議查表進(jìn)行
  46. 對于可容忍正負(fù)1攝氏度的產(chǎn)品建議查用算法進(jìn)行計(jì)算，這樣就不需要在更換NTC后進(jìn)行溫度表的重新抄寫移植。
  47. NTC熱敏電阻的計(jì)算公式為：
  48. Rt = R EXP(B(1/T1-1/T2))
  49. 其中：
  50. T1:單位為開爾文溫度，T1=當(dāng)前攝氏度+273.15
  51. T2:單位為開爾文溫度，T2=25+273.15
  52. Rt:即為NTC在T1溫度下的電阻值(這個(gè)可以通過2.5V電壓串聯(lián)一個(gè)10K電阻和10KNTC,通過計(jì)算流過電阻的電流和NTC上的分壓計(jì)算而出)
  53. R:熱敏電阻在T2常溫下的標(biāo)稱阻值。100K的熱敏電阻25℃的值為100K（即R=100K）。此值可以查表NTC規(guī)格書
  54. B:是熱敏電阻的參數(shù)，NTC的規(guī)格書會標(biāo)出
  55. EXP:舉個(gè)例子EXP(2)，即為無理數(shù)e的2次方

  57. 當(dāng)前已知NTC電阻值，求此時(shí)的溫度，將公式進(jìn)行換算得
  58. T1 =1/(ln(Rt/R)/B+1/T2)
  59. 所求攝氏度為
  60. C= T1-273.15                     
  61. */

  63. #define Vref     2.5

  65. float BSP_Get_Temperature(float vadc)
  66. {
  67.     float temp,r,x;
  68.           float Rp=10000.0;                 //10K，25度時(shí)的阻值          
  69.           float T2 = (273.15+25.0);   //T2，25度時(shí)的開爾文溫度
  70.           float Bx = 3435.0;                //B值
  71.           float Ka = 273.15;        //開爾文溫度
  72.                 r=vadc/((Vref-vadc)/10000);//此處是為了計(jì)算NTC的電阻，NTC是通過2.5V電壓串聯(lián)一個(gè)10K電阻和10KNTC,通過計(jì)算流過電阻的電流和NTC上的分壓計(jì)算而出
  73.                 temp=1/(log(r/Rp)/Bx+(1/T2));
  74.                 if(temp<Ka)
  75.                 {
  76.                         x=Ka-temp;
  77.                         Display_Digit_16x24(0, 74, GREEN, BLACK,10);
  78.                 }
  79.                 else
  80.                 {
  81.                         x=temp-Ka;
  82.                         Display_Digit_16x24(0, 74, BLACK, BLACK,15);
  83.                 }
  84.                 return x;
  85. }


  88. #ifdef BUBBLE_SORT  //使用冒泡排序
  89. //========================================================================
  90. // 函數(shù): void DataSwap(u16* data1, u16* data2)
  91. // 描述: 數(shù)據(jù)交換函數(shù)。
  92. // 參數(shù): data1,data2 要交換的數(shù)據(jù).
  93. // 返回: none.
  94. // 版本: VER1.0
  95. // 日期: 2021-9-27
  96. // 備注:
  97. //========================================================================
  98. void DataSwap(u16* data1, u16* data2)
  99. {
  100.         u16 temp;
  101.         temp = *data1;
  102.         *data1 = *data2;
  103.         *data2 = temp;
  104. }

  106. //========================================================================
  107. // 函數(shù): void BubbleSort(u16* pDataArry, u8 DataNum)
  108. // 描述: 冒泡排序函數(shù)。
  109. // 參數(shù): pDataArry需要排序的數(shù)組，DataNum需要排序的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù).
  110. // 返回: none.
  111. // 版本: VER1.0
  112. // 日期: 2021-9-27
  113. // 備注:
  114. //========================================================================
  115. void BubbleSort(u16* pDataArry, u8 DataNum)
  116. {
  117.         bit flag;
  118.         u8 i,j;
  119.         for(i=0;i<DataNum-1;i++)
  120.         {
  121.                 flag = 0;
  122.                 for(j=0;j<DataNum-i-1;j++)
  123.                 {
  124.                         if(pDataArry[j] > pDataArry[j+1])
  125.                         {
  126.                                 flag = 1;
  127.                                 DataSwap(&pDataArry[j], &pDataArry[j+1]);
  128.                         }
  129.                 }
  130.                 if(!flag)  //上一輪比較中不存在數(shù)據(jù)交換，則退出排序
  131.                 {
  132.                         break;
  133.                 }
  134.         }
  135. }
  136. #endif

  138. //========================================================================
  139. // 函數(shù): u16 Get_ADC12bitResult(u8 channel))        //channel = 0~15
  140. // 描述: 查詢法讀一次ADC結(jié)果.
  141. // 參數(shù): channel: 選擇要轉(zhuǎn)換的ADC, 0~15.
  142. // 返回: 12位ADC結(jié)果.
  143. // 版本: V1.0, 2016-4-28
  144. //========================================================================
  145. u16        Get_ADC12bitResult(u8 channel)        //channel = 0~15
  146. {
  147.         ADC_RES = 0;
  148.         ADC_RESL = 0;

  150.     ADC_CONTR = (ADC_CONTR & 0xF0) | 0x40 | channel;    //啟動 AD 轉(zhuǎn)換
  151.     _nop_();
  152.     _nop_();
  153.     _nop_();
  154.     while((ADC_CONTR & 0x20) == 0);   //等待ADC結(jié)束
  155.     ADC_CONTR &= ~0x20;     //清除ADC結(jié)束標(biāo)志
  156.     return (((u16)ADC_RES << 8) | ADC_RESL);
  157. }

  159. /***********************************
  160. 查詢方式做一次ADC, chn為通道號, chn=0~7對應(yīng)P1.0~P1.7, chn=8~14對應(yīng)P0.0~P0.6, chn=15對應(yīng)BandGap電壓.
  161. ***********************************/
  162. float ADC_convert(u8 chn)
  163. {
  164.         u16        j;
  165.         u8        k;                //平均值濾波時(shí)使用
  166.     float vADC;

  168.         Get_ADC12bitResult(chn);                //參數(shù)i=0~15,查詢方式做一次ADC, 切換通道后第一次轉(zhuǎn)換結(jié)果丟棄. 避免采樣電容的殘存電壓影響.
  169.         Get_ADC12bitResult(chn);                //參數(shù)i=0~15,查詢方式做一次ADC, 切換通道后第二次轉(zhuǎn)換結(jié)果丟棄. 避免采樣電容的殘存電壓影響.

  171. #ifdef BUBBLE_SORT  //使用冒泡排序，去掉最高值、最低值，求中間平均值

  173.         for(k=0; k<16; k++)        ADC_Buffer[k] = Get_ADC12bitResult(chn);
  174.         BubbleSort(ADC_Buffer,16);  //冒泡排序
  175.         for(k=4, j=0; k<12; k++) j += ADC_Buffer[k];  //取中間8個(gè)數(shù)據(jù)
  176.         j >>= 3;                // 右移3位(除8)，求平均

  178. #else   //采樣累加，求平均值（不需要的話可將 SUM_LENGTH 定義值改為 1 ）

  180.         for(k=0, j=0; k<SUM_LENGTH; k++)        j += Get_ADC12bitResult(chn);        // 采樣累加和 參數(shù)0~15,查詢方式做一次ADC, 返回值就是結(jié)果
  181.         j = j / SUM_LENGTH;                // 求平均

  183. #endif
  184.     vADC = ((float)j * 2.5 / 4096);  //計(jì)算NTC電壓, Vref=2.5V
  185.     //過采樣例子
  186. //        for(k=0, j=0; k<16; k++)        j += Get_ADC12bitResult(chn);        // 采樣累加和 參數(shù)0~15,查詢方式做一次ADC, 返回值就是結(jié)果
  187. //        vADC = j / 4;                // 12位ADC，采樣16次數(shù)值累加后除以4，結(jié)果便為14位過采樣ADC數(shù)值
  188. //    vADC = (vADC * 2.5 / 16384);  //計(jì)算NTC電壓, Vref=2.5V
  189. return(vADC);
  190. }


  193. void displayADC()
  194. {
  195.          unsigned int m1,m2,m3,m4,m5,m6,VADC,tADC;
  196.    VADC=ADC_convert(3)*1000;//讀取溫度
  197.          tADC = BSP_Get_Temperature(ADC_convert(3)); //計(jì)算溫度值
  198.    
  199.          m1=VADC/1000;  ///號是求整 %是求余  
  200.          m2=VADC%1000/100;//為什么要除于10000呢，因?yàn)橐婚_始溫度換算的時(shí)就已經(jīng)乘以100倍了，如果溫度是110度，此時(shí)得出來的數(shù)就是11000，所以要除于10000
  201.          m3=VADC%100/10;
  202.          m4=VADC%10;
  203.          m5=tADC%100/10;
  204.          m6=tADC%10;
  205.        
  206. //         Display_Digit_12x24(12, 94, LIGHT_BLUE, BLACK,m1);
  207.          Display_Digit_16x24(0, 50, GREEN, BLACK,m1);
  208.          Display_Digit_16x24(16, 50, GREEN, BLACK,12);
  209.          Display_Digit_16x24(32, 50, GREEN, BLACK,m2);
  210.          Display_Digit_16x24(48, 50, GREEN, BLACK,m3);
  211.          Display_Digit_16x24(64, 50, GREEN, BLACK,m4);
  212.          Display_Digit_16x24(16, 74, GREEN, BLACK,m5);
  213.          Display_Digit_16x24(32, 74, GREEN, BLACK,m6);
  214. //         Display_Digit_12x24(48, 94, LIGHT_BLUE, BLACK,12);
  215. //         Display_Digit_12x24(60, 94, LIGHT_BLUE, BLACK,m4);
  216. //         Display_Digit_12x24(72, 94, LIGHT_BLUE, BLACK,m5);
  217.         // Display_Digit_12x24(72, 94, LIGHT_BLUE, BLACK,13);
  218.          
  219. }


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