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STC8H8L64U单片机使用NTC采集转换温度程序

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ID:1020872 发表于 2023-10-14 13:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
传统的NTC检测温度，需要根据规格书去查表对应温度的电阻值，每更换一种NTC就需要重新移植NTC对应的温度电压表。
对于严格要求温度的精确度的产品建议查表进行
对于可容忍正负1摄氏度的产品建议查用算法进行计算，这样就不需要在更换NTC后进行温度表的重新抄写移植。
中间显示的是NTC的电压值，左上显示的第一个温度是NTC的温度25，右下角显示的温度是DS18B20读取的温度23，
两个温度相差2度，如果对温度不是很严格我建议就是使用一个NTC就行，NTC温度换算有两种方式，一种是查表法，
通过罗列每个温度对应的电阻值去查询，我觉得太麻烦了，所以我就使用了公式法，套用了公式，计算出来的结果还行，
比较接近，但是占用运行空间比较大，因为要使用math.h函数开始上图，欢迎大家讨论

制作出来的实物图如下：
37e3463f95ddab58fcf7879540429db.jpg

电路原理图如下：
bd0bf2f71980b821c46917645ad9756.png

单片机源程序如下:

  2. /*初始化时先把要ADC转换的引脚设置为高阻输入.

  4. 过采样提升N位分辨率：进行2的2N次方转换，累加值右移N位，提升N位分辨率

  6. 12位ADC，采样4次数值累加后除以2，结果便为13位过采样ADC数值.

  8. 同理12位ADC，采样16次数值累加以后除以4，结果便为14位过采样ADC数值.

  10. 程序提供了两种软件防抖的方式供参考选用：
  11. 1. 使用冒泡排序，去掉最高值、最低值，求中间平均值（不需要的话屏蔽 BUBBLE_SORT 定义）
  12. 2. 采样累加，求平均值（不需要的话可将 SUM_LENGTH 定义值改为 1 ）
  13. ******************************************/

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

  19. #define BUBBLE_SORT     //设置使用冒泡排序，去掉最高值、最低值，求中间平均值（不需要的话屏蔽此行）

  21. #define SUM_LENGTH        16        /* 平均值采样次数 最大值16（不需要的话可将定义值改为 1 ）*/

  23. /*************        本地常量声明        **************/

  25. #define        ADC_SPEED        15                /* 0~15, ADC转换时间(CPU时钟数) = (n+1)*32  ADCCFG */
  26. #define        RES_FMT                (1<<5)        //1右移5位即为00100000，这个位设置为1  /* ADC结果格式 0: 左对齐, ADC_RES: D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4, ADC_RESL: D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 */
  27.                                                         /* ADCCFG      1: 右对齐, 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，求中间平均值
  31. u16 ADC_Buffer[16];
  32. #endif

  34. /**********************************************/
  35. void ADCINIT()
  36. {
  37.         ADCTIM = 0x3f;  //设置通道选择时间、保持时间、采样时间
  38.         ADCCFG = RES_FMT + ADC_SPEED;
  39.         //ADC模块电源打开后，需等待1ms，MCU内部ADC电源稳定后再进行AD转换
  40.         ADC_CONTR = 0x80;        //ADC on + channel
  41. }

  43. /******************** 计算温度 *********************/
  44. /*传统的NTC检测温度，需要根据规格书去查表对应温度的电阻值，每更换一种NTC就需要重新移植NTC对应的温度电压表。
  45. 对于严格要求温度的精确度的产品建议查表进行
  46. 对于可容忍正负1摄氏度的产品建议查用算法进行计算，这样就不需要在更换NTC后进行温度表的重新抄写移植。
  47. NTC热敏电阻的计算公式为：
  48. Rt = R EXP(B(1/T1-1/T2))
  49. 其中：
  50. T1:单位为开尔文温度，T1=当前摄氏度+273.15
  51. T2:单位为开尔文温度，T2=25+273.15
  52. Rt:即为NTC在T1温度下的电阻值(这个可以通过2.5V电压串联一个10K电阻和10KNTC,通过计算流过电阻的电流和NTC上的分压计算而出)
  53. R:热敏电阻在T2常温下的标称阻值。100K的热敏电阻25℃的值为100K（即R=100K）。此值可以查表NTC规格书
  54. B:是热敏电阻的参数，NTC的规格书会标出
  55. EXP:举个例子EXP(2)，即为无理数e的2次方

  57. 当前已知NTC电阻值，求此时的温度，将公式进行换算得
  58. T1 =1/(ln(Rt/R)/B+1/T2)
  59. 所求摄氏度为
  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度时的阻值          
  69.           float T2 = (273.15+25.0);   //T2，25度时的开尔文温度
  70.           float Bx = 3435.0;                //B值
  71.           float Ka = 273.15;        //开尔文温度
  72.                 r=vadc/((Vref-vadc)/10000);//此处是为了计算NTC的电阻，NTC是通过2.5V电压串联一个10K电阻和10KNTC,通过计算流过电阻的电流和NTC上的分压计算而出
  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. // 函数: void DataSwap(u16* data1, u16* data2)
  91. // 描述: 数据交换函数。
  92. // 参数: data1,data2 要交换的数据.
  93. // 返回: none.
  94. // 版本: VER1.0
  95. // 日期: 2021-9-27
  96. // 备注:
  97. //========================================================================
  98. void DataSwap(u16* data1, u16* data2)
  99. {
  100.         u16 temp;
  101.         temp = *data1;
  102.         *data1 = *data2;
  103.         *data2 = temp;
  104. }

  106. //========================================================================
  107. // 函数: void BubbleSort(u16* pDataArry, u8 DataNum)
  108. // 描述: 冒泡排序函数。
  109. // 参数: pDataArry需要排序的数组，DataNum需要排序的数据个数.
  110. // 返回: none.
  111. // 版本: VER1.0
  112. // 日期: 2021-9-27
  113. // 备注:
  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)  //上一轮比较中不存在数据交换，则退出排序
  131.                 {
  132.                         break;
  133.                 }
  134.         }
  135. }
  136. #endif

  138. //========================================================================
  139. // 函数: u16 Get_ADC12bitResult(u8 channel))        //channel = 0~15
  140. // 描述: 查询法读一次ADC结果.
  141. // 参数: channel: 选择要转换的ADC, 0~15.
  142. // 返回: 12位ADC结果.
  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;    //启动 AD 转换
  151.     _nop_();
  152.     _nop_();
  153.     _nop_();
  154.     while((ADC_CONTR & 0x20) == 0);   //等待ADC结束
  155.     ADC_CONTR &= ~0x20;     //清除ADC结束标志
  156.     return (((u16)ADC_RES << 8) | ADC_RESL);
  157. }

  159. /***********************************
  160. 查询方式做一次ADC, chn为通道号, chn=0~7对应P1.0~P1.7, chn=8~14对应P0.0~P0.6, chn=15对应BandGap电压.
  161. ***********************************/
  162. float ADC_convert(u8 chn)
  163. {
  164.         u16        j;
  165.         u8        k;                //平均值滤波时使用
  166.     float vADC;

  168.         Get_ADC12bitResult(chn);                //参数i=0~15,查询方式做一次ADC, 切换通道后第一次转换结果丢弃. 避免采样电容的残存电压影响.
  169.         Get_ADC12bitResult(chn);                //参数i=0~15,查询方式做一次ADC, 切换通道后第二次转换结果丢弃. 避免采样电容的残存电压影响.

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

  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];  //取中间8个数据
  176.         j >>= 3;                // 右移3位(除8)，求平均

  178. #else   //采样累加，求平均值（不需要的话可将 SUM_LENGTH 定义值改为 1 ）

  180.         for(k=0, j=0; k<SUM_LENGTH; k++)        j += Get_ADC12bitResult(chn);        // 采样累加和 参数0~15,查询方式做一次ADC, 返回值就是结果
  181.         j = j / SUM_LENGTH;                // 求平均

  183. #endif
  184.     vADC = ((float)j * 2.5 / 4096);  //计算NTC电压, Vref=2.5V
  185.     //过采样例子
  186. //        for(k=0, j=0; k<16; k++)        j += Get_ADC12bitResult(chn);        // 采样累加和 参数0~15,查询方式做一次ADC, 返回值就是结果
  187. //        vADC = j / 4;                // 12位ADC，采样16次数值累加后除以4，结果便为14位过采样ADC数值
  188. //    vADC = (vADC * 2.5 / 16384);  //计算NTC电压, 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;//读取温度
  197.          tADC = BSP_Get_Temperature(ADC_convert(3)); //计算温度值
  198.    
  199.          m1=VADC/1000;  ///号是求整 %是求余  
  200.          m2=VADC%1000/100;//为什么要除于10000呢，因为一开始温度换算的时就已经乘以100倍了，如果温度是110度，此时得出来的数就是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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