基于NTC热敏电阻和nRF24L01的无线温度计设计

ID:362076 · 发表于 2019-2-25 10:23

本作品部分灵感和启发来自以下贴子，在此表示感谢：

http://www.51hei.com/bbs/dpj-57255-1.html

本作品使用NTC热敏电阻和nRF24L01实现无线测温功能。使用前请仔细阅读说明文字。

【测量部分】
平台：STC15W408AS，频率：22.1184MHz

测量部分使用NTC-MF52-103/3435热敏电阻进行温度采集，通过读取单片机内部BandGap电压得到准确的电源电压和外部电压，进而使用查表方法得到对应的最靠近的温度值，处理并显示。无线部分采用2.4G载波的nRF24L01模块进行数据传输。

误差分析：
设此采集过程中，影响采集精度的唯一因素为ADC对电压的分辨率，若排除高精度分压电阻的误差，则在5V稳定电压供电条件下，可得到能识别的NTC电阻变化跨度为97.7517106549（十倍欧姆），由于NTC电阻阻值是随温度非线性变化的，则固定分辨率下，不同温度值附近精度不同，本次设计使用的单片机具有10位ADC，最小分辨率为4.8828mV，计算得到20℃定点温度下的理论跨度误差约为1.521190476%。

【接收显示部分】

平台：STM8S103F2P6，HSI：16MHz，CPUDIV：8
显示使用双数码管显示，分别使用一个595进行段选控制（别问我为什么用两个595，设计的时候没想太多...），位选使用一个138译码器解决。
可以显示正负温度，自动消零。

程序部分说明：
1.发送和接收部分的nRF24L01驱动函数均进行了精简，发送部分仅有发送相关函数，接收部分只有接收部分的函数，移植需要注意。

2.无线报文数据格式见数据采集的程序，一共有14个字节，都是数字的形式，接收到之后直接判断送显即可。

【实物图片】
数据采集部分

接收部分的实际效果1

接收部分的实际效果2

接收部分数码管段选电路连接

数据采集部分重点电路

接收显示部分单片机引脚定义（典型连接）

【程序概要】
测量部分

#include"STC15.H" //单片机寄存器定义
#include"Binary.H" //提供二进制输入
#include<intrins.h> //提供_nop_函数
#include<math.h> //提供fabs浮点数绝对值转换函数
#include"NTC3435.c" //提供NTC查询表
#include"nRF24L01.C"//提供nRF24L01驱动
//初始化变量
unsigned int code Voltage_BandGap_ROM _at_ 0x1ff7; //8K程序空间的MCU
//unsigned int code Voltage_BandGap_ROM _at_ 0xe7f7;//58K程序空间的MCU
//运行变量
unsigned int ADC_DATA; //读取到的ADC转换值
unsigned int ADC_BandGap; //读取的BandGap转换值
float VCC_Voltage; //计算得到的VCC电压值，单位mV
float NTC_Voltage; //计算得到的NTC分压电压值，单位mV
float NTC_Temperature; //查表计算得到的NTC对应温度值，单位℃
unsigned long NTC_R_Comp=0; //待对比的电阻值，单位十倍欧姆
//运行计数
unsigned int T0_Cnt=0; //定时器0周期计数
//运行标志位
bit En_ADC_Value=0; //ADC转换值标志 0：无效 1：有效
bit Do_VCC_Voltage_Flash=0; //电源电压值刷新动作标志位 1：执行一次更新
/************************************************************
名称：基于NTC热敏电阻和nRF24L01的无线温度计（测量部分）
平台：STC15W408AS，频率：22.1184MHz
测试：IAP15W4K58S4，频率：22.1184MHz
简介：测量部分使用NTC-MF52-103/3435热敏电阻进行温度采集，
通过读取单片机内部BandGap电压得到准确的电源电压和外部电压，
使用查表方法得到对应的最靠近的温度值，处理并显示。
无线部分采用2.4G载波的nRF24L01模块进行数据传输。
精度说明：设此采集过程中，影响采集精度的唯一因素为ADC对电压的分辨率，
若排除高精度分压电阻的误差，则在5V稳定电压供电条件下，可得到
能识别的NTC电阻变化跨度为97.7517106549（十倍欧姆），由于NTC电阻
阻值是随温度非线性变化的，则固定分辨率下，不同温度值附近精度不同，
本次设计使用的单片机具有10位ADC，最小分辨率为4.8828mV，
计算得到20℃定点温度下的理论跨度误差约为1.521190476%。
注意：程序下载时请选中：在程序区的结束处添加重要测试参数
程序编写：凌净清河
硬件制作：凌净欣羽
文稿排版：凌净欣羽
日期：2019年2月18日
声明：相关程序参考宏晶科技例程
所属：新矿城学习基地#2019
************************************************************/
void delay(unsigned long i) //延时函数，调用此函数进行一段时间的非精准延时
{
while(i--);
}
void VCC_Voltage_Read() //调用此函数更新电源电压值，存储在VCC_Voltage变量中，该函数改变ADC的设置
{
P1ASF=B00000000; //不设置P1ASF，以便上电读取BandGap电压的ADC转换值
ADC_CONTR=B10000000; //开启ADC电源，设置转换速度540时钟周期，清空转换标志位，停止转换，模拟通道选择P1^0
ADC_RES=0; //清除结果寄存器
ADC_RESL=0; //清除结果寄存器
CLK_DIV&=B11011111; //ADC_RES[7:0]存放高8位ADC结果，ADC_RES[1:0]存放低2位ADC结果
//PADC=1; //设置A/D转换中断优先级为最高
ADC_CONTR|=0x08; //开始转换
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_(); //按照例程延时4个周期
while(!En_ADC_Value); //等待转换结束
En_ADC_Value=0; //清除标志位
ADC_BandGap=ADC_DATA; //保存BandGap的ADC转换值
VCC_Voltage=Voltage_BandGap_ROM*1023.0/(float)ADC_BandGap;//电源电压值计算
}
void NTC_Voltage_Read() //调用此函数更新NTC电压值，存储在NTC_Voltage变量中，该函数改变ADC的设置
{
P1ASF=B00100000; //NTC接在P15
ADC_CONTR=B11100101; //开启ADC电源，设置转换速度90时钟周期，清空转换标志位，停止转换，模拟通道选择P1^5
ADC_RES=0; //清除结果寄存器
ADC_RESL=0; //清除结果寄存器
CLK_DIV&=B11011111; //ADC_RES[7:0]存放高8位ADC结果，ADC_RES[1:0]存放低2位ADC结果
//PADC=1; //设置A/D转换中断优先级为最高
ADC_CONTR|=0x08; //开始转换
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_(); //按照例程延时4个周期
while(!En_ADC_Value); //等待转换结束
En_ADC_Value=0; //清除标志位
NTC_Voltage=Voltage_BandGap_ROM*(float)ADC_DATA/(float)ADC_BandGap;//NTC分压电压计算
}
void Timer0Init(void) //2毫秒@22.1184MHz
{
AUXR |= 0x80; //定时器时钟1T模式
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TL0 = 0x33; //设置定时初值
TH0 = 0x53; //设置定时初值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
}
void sys_init() //系统初始化函数
{
P0M1=0x00;P0M0=0x00;
P1M1=0x00;P1M0=0x00;
P2M1=0x00;P2M0=0x00;
P3M1=0x00;P3M0=0x00;
P4M1=0x00;P4M0=0x00;
P5M0=0x00;P5M1=0x00;
Timer0Init(); //定时器0初始化
nRF24L01_IO_init(); //nRF24L01通信线电平初始化
nRF24L01_SetMode_Tx(); //nRF24L01发送模式初始化
EA=1; //开总中断
ET0=1; //开定时器0中断
EADC=1; //开ADC转换中断
VCC_Voltage_Read(); //读取电源电压
}
void main() //主函数
{
sys_init(); //系统初始化
while(1) //主函数大循环
{
NTC_Voltage_Read(); //读取NTC的分压值（P15上的模拟电压）
NTC_R_Comp=100000*NTC_Voltage/(VCC_Voltage-NTC_Voltage);//计算待对比的NTC阻值，单位十倍欧姆
NTC_Temperature=NTC_103_3435_Compare(NTC_R_Comp);//查表计算NTC对应的温度值
//无线发送
if(NTC_Temperature>0)
{
Transmit_Buff[0]=1;//数据为正标志
}
else
{
NTC_Temperature=(float)fabs((double)NTC_Temperature); //取温度绝对值
Transmit_Buff[0]=0;//数据为负标志
}
Transmit_Buff[1]=((unsigned int)NTC_Temperature)/100; //温度值百位
Transmit_Buff[2]=((unsigned int)(NTC_Temperature)%100)/10; //温度值十位
Transmit_Buff[3]=((unsigned int)NTC_Temperature)%10; //温度值个位
Transmit_Buff[4]=((unsigned long)(NTC_Temperature*10000)%10000)/1000; //温度值小数1位
Transmit_Buff[5]=((unsigned long)(NTC_Temperature*10000)%1000)/100; //温度值小数2位
Transmit_Buff[6]=((unsigned long)(NTC_Temperature*10000)%100)/10; //温度值小数3位
Transmit_Buff[7]=((unsigned long)(NTC_Temperature*10000))%10; //温度值小数4位
Transmit_Buff[8]=((unsigned int)VCC_Voltage)/1000; //电压值千位
Transmit_Buff[9]=((unsigned int)(VCC_Voltage)%1000)/100; //电压值百位
Transmit_Buff[10]=((unsigned int)(VCC_Voltage)%100)/10; //电压值十位
Transmit_Buff[11]=((unsigned int)VCC_Voltage)%10; //电压值个位
Transmit_Buff[12]=((unsigned long)(VCC_Voltage*100)%100)/10; //电压值小数1位
Transmit_Buff[13]=(unsigned long)(VCC_Voltage*100)%10; //电压值小数2位
nRF24L01_SendData(Transmit_Buff); //使用nRF24L01发送温度数据
if(Do_VCC_Voltage_Flash)
{
Do_VCC_Voltage_Flash=0; //条件动作清零
VCC_Voltage_Read(); //读取电源电压
}
delay(100000); //周期循环延时
}
}
void T0() interrupt 1 //定时器0中断服务函数
{
T0_Cnt++; //周期增加
if(T0_Cnt==1000) //定时2秒
{
T0_Cnt=0; //清空计数器
Do_VCC_Voltage_Flash=1; //条件动作执行
}
}
void ADC() interrupt 5 //AD中断服务函数
{
ADC_CONTR&=!0x10; //清除ADC中断标志，例程
ADC_DATA=(ADC_RES<<2)|ADC_RESL; //10位ADC结果拼接
En_ADC_Value=1; //ADC转换值有效标志
}

复制代码

接收部分主函数

#include"iostm8s103f2.h"
#include"Init.c" //系统初始化函数
#include"nRF24L01.C"//提供nRF24L01驱动
//运行数组
unsigned char Display[8]={10,10,10,10,10,10,10,10};//用于显示的每一位数值，对应段选数组中的相应位
unsigned char duan[11]={0xeb,0x09,0xe5,0xad,0x0f,0xae,0xee,0x89,0xef,0xaf,0x04};//数码管段选数组数字0~9和符号"-"
/*
段码对应表，仅适用本电路
8 4 2 1 8 4 2 1
7 6 5 4 3 2 1 0
A E D H C G F B
1 1 1 0 1 0 1 1 0
0 0 0 0 1 0 0 1 1
1 1 1 0 0 1 0 1 2
1 0 1 0 1 1 0 1 3
0 0 0 0 1 1 1 1 4
1 0 1 0 1 1 1 0 5
1 1 1 0 1 1 1 0 6
1 0 0 0 1 0 0 1 7
1 1 1 0 1 1 1 1 8
1 0 1 0 1 1 1 1 9
0 0 0 0 0 1 0 0 -
*/
//运行变量
unsigned char pointpositionA=3;//温度显示的小数点位置，从0到3
unsigned char pointpositionB=4;//电压显示的小数点位置，从4到7
//运行计数
unsigned int TIM4_cnt=0;//TIM4定时器周期计数
/************************************************************
名称：基于NTC热敏电阻和nRF24L01的无线温度计（接收显示部分）
平台：STM8S103F2P6，HSI：16MHz，CPUDIV：8
资源：Flash:4K RAM:1K
简介：测量部分使用NTC-MF52-103/3435热敏电阻进行温度采集，
通过读取单片机内部BandGap电压得到准确的电源电压和外部电压，
使用查表方法得到对应的最靠近的温度值，处理并显示。
无线部分采用2.4G载波的nRF24L01模块进行数据传输。
程序编写：凌净清河
硬件制作：凌净欣羽
文稿排版：凌净欣羽
日期：2019年2月25日
声明：制作参考龙顺宇《深入浅出STM8单片机入门、进阶与应用实例》
所属：新矿城学习基地#2019
编写中临时记录：
本程序欠缺段选数组，数码管显示函数
数码管计划使用138和双595级联的方式驱动2个4位数码管
一个显示温度，一个显示采集部分的供电电压
还有配套的数据处理语句待编写。
************************************************************/
void delay(unsigned char i) //延时函数，调用此函数进行一段时间的非精准延时
{
while(i--);
}
void SPIsendB(unsigned char dat)//给级联的第一个595写字节
{
unsigned char a;
unsigned int tmp=0;
tmp=dat<<8;
SN74HC595_SRCLK=0;
SN74HC595_RCLK=0;
for(a=0;a<16;a++)
{
if(tmp&0x8000)
{
SN74HC595_SER=1;
}
else
{
SN74HC595_SER=0;
}
tmp<<=1;
SN74HC595_SRCLK=1;
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
SN74HC595_SRCLK=0;
}
SN74HC595_RCLK=1;
asm("nop");
asm("nop");
SN74HC595_RCLK=0;
}
void SPIsendA(unsigned char dat)//给级联的第二个595写字节
{
unsigned char a;
unsigned int tmp=0;
tmp=tmp|dat;
SN74HC595_SRCLK=0;
SN74HC595_RCLK=0;
for(a=0;a<16;a++)
{
if(tmp&0x8000)
{
SN74HC595_SER=1;
}
else
{
SN74HC595_SER=0;
}
tmp<<=1;
SN74HC595_SRCLK=1;
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
SN74HC595_SRCLK=0;
}
SN74HC595_RCLK=1;
asm("nop");
asm("nop");
SN74HC595_RCLK=0;
}
void smgNum(unsigned char num)//位选函数，配合显示函数使用，选择138译码输出的位
{
switch(num)
{
case 0:SN74HC138_S3=1;SN74HC138_S2=1;SN74HC138_S1=1;break;
case 1:SN74HC138_S3=1;SN74HC138_S2=1;SN74HC138_S1=0;break;
case 2:SN74HC138_S3=1;SN74HC138_S2=0;SN74HC138_S1=1;break;
case 3:SN74HC138_S3=1;SN74HC138_S2=0;SN74HC138_S1=0;break;
case 4:SN74HC138_S3=0;SN74HC138_S2=1;SN74HC138_S1=1;break;
case 5:SN74HC138_S3=0;SN74HC138_S2=1;SN74HC138_S1=0;break;
case 6:SN74HC138_S3=0;SN74HC138_S2=0;SN74HC138_S1=1;break;
case 7:SN74HC138_S3=0;SN74HC138_S2=0;SN74HC138_S1=0;break;
default:SN74HC138_S3=0;SN74HC138_S2=0;SN74HC138_S1=0;break;
}
}
/*
编者按：
在设计连接时，用于显示温度的74HC595的SN74HC595_SER端
接在用于显示电压的595 Q7'端，两个74HC595级联，
我也不知道当时怎么想的，选择如此焊接，
但是既然电路这么做出来了，程序只好照着编了。
*/
void smgdisplay()
{
unsigned char i;
for(i=0;i<4;i++)//温度数据显示
{
if(pointpositionA==i)
{
SPIsendA((duan[Display[i]])|0x10);
}
else
{
SPIsendA(duan[Display[i]]);
}
smgNum(i);//选择相应位
delay(100);
SPIsendA(0x00);//消隐
delay(50);
}
for(i=4;i<8;i++)//电压数据显示
{
if(pointpositionB==i)
{
SPIsendB((duan[Display[i]])|0x10);
}
else
{
SPIsendB(duan[Display[i]]);
}
smgNum(i);//选择相应位
delay(100);
SPIsendB(0x00);//消隐
delay(50);
}
}
void sys_init()//系统初始化
{
asm("sim");
CLK_init(); //HSI初始化，更改分频系数为1
TIM4_init(); //TIM4初始化，定时1ms
asm("rim");
SN74HC595_IO_Define(); //SN74HC595接线定义
SN74HC138_IO_Define(); //SN74HC138接线定义
nRF24L01_IO_Define(); //nRF24L01接线定义
nRF24L01_IO_init(); //nRF24L01通信线初始化
nRF24L01_SetMode_Rx(); //nRF24L01功能初始化：接收模式
}
void main(void)
{
sys_init(); //系统初始化
while(1)
{
if(nRF24L01_ReceiveData()) //如果接收到数据
{
TIM4_cnt=0;
if(Received_Buff[0])//温度为正
{
if(Received_Buff[1]==0)//如果百位为0
{
if(Received_Buff[2]==0)//如果十位为0
{
Display[0]=Received_Buff[3];
Display[1]=Received_Buff[4];
Display[2]=Received_Buff[5];
Display[3]=Received_Buff[6];
pointpositionA=0;
}
else
{
Display[0]=Received_Buff[2];
Display[1]=Received_Buff[3];
Display[2]=Received_Buff[4];
Display[3]=Received_Buff[5];
pointpositionA=1;
}
}
else
{
Display[0]=Received_Buff[1];
Display[1]=Received_Buff[2];
Display[2]=Received_Buff[3];
Display[3]=Received_Buff[4];
pointpositionA=2;
}
}
else
{
Display[0]=11;//负号
if(Received_Buff[1]==0)//如果百位为0
{
if(Received_Buff[2]==0)//如果十位为0
{
Display[1]=Received_Buff[3];
Display[2]=Received_Buff[4];
Display[3]=Received_Buff[5];
pointpositionA=1;
}
else
{
Display[1]=Received_Buff[2];
Display[2]=Received_Buff[3];
Display[3]=Received_Buff[4];
pointpositionA=2;
}
}
else
{
Display[1]=Received_Buff[1];
Display[2]=Received_Buff[2];
Display[3]=Received_Buff[3];
pointpositionA=3;
}
}
Display[4]=Received_Buff[8];
Display[5]=Received_Buff[9];
Display[6]=Received_Buff[10];
Display[7]=Received_Buff[11];
}
smgdisplay();
}
}
#pragma vector=0x19//定时器4中断服务函数
__interrupt void TIM4_UPD_OVF_IRQHandler(void)
{
TIM4_cnt++;
TIM4_SR=0;
if(TIM4_cnt==500)
{
unsigned char i;
TIM4_cnt=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
Display[i]=10;
}
}
}

复制代码

欢迎进群：873434536，虽人数暂时较少，但群内氛围很好，有任何关于51学习中的问题，来一起讨论吧~！

程序源码：

基于NTC热敏电阻和nRF24L01的无线温度计发布版凌净清河.zip (409.08 KB, 下载次数: 250)

请注意，为了方便黑币较少的人也能够下载附件，回复本帖，任何时候我看到，均会给出最高评分作为黑布补贴！

ID:390650 · 发表于 2019-3-12 17:08

好，不错可以下载下来看看努力学习

ID:488469 · 发表于 2019-3-13 19:05

代码很不错，非常值得借鉴

ID:490149 · 发表于 2019-3-13 22:44

感觉好复杂啊

ID:284488 · 发表于 2019-3-14 08:52

不错啊！下载下来努力学习。楼主照顾黑币较少的人让其能够下载的仁心更曷我们多加学习的典范。

ID:23606 · 发表于 2019-3-14 09:05

感谢分享!!!!!

ID:240034 · 发表于 2019-3-14 13:55

楼主无私，感谢分享

ID:475092 · 发表于 2019-3-14 15:39

非常感谢，下载学习了。

ID:499770 · 发表于 2019-3-29 21:37

谢谢分享！！！

ID:495778 · 发表于 2019-4-2 11:25

好，不错可以下载下来看看努力学习

ID:399179 · 发表于 2019-4-2 20:03

非常感谢！收藏了

ID:409674 · 发表于 2019-4-2 21:54

非常感谢,NTC接地我还不会,可以参考了,谢谢.

ID:468672 · 发表于 2019-4-3 09:13

果断收藏

ID:248276 · 发表于 2019-4-3 09:30

果断收藏

ID:446398 · 发表于 2019-4-30 01:04

一直想搞个无线来试试，万事开头难，希望有所帮助···········

ID:115740 · 发表于 2019-6-2 14:00

谢谢分享，最近也想弄一个来玩玩，谢谢啦

ID:305511 · 发表于 2019-6-3 13:28

真的非常感谢分享，值得学习！

ID:563963 · 发表于 2019-6-17 20:36

感谢楼主

ID:565872 · 发表于 2019-6-18 16:22

这个写得非常好

ID:245031 · 发表于 2019-7-28 17:31

师傅的例程很有参考价值，谢谢。

ID:158886 · 发表于 2020-2-14 11:06

不错，谢谢分享

ID:249808 · 发表于 2020-2-21 23:29

先收藏着，后面再慢慢研究！

ID:611568 · 发表于 2020-2-22 21:49

思路清晰，非常的棒

ID:429375 · 发表于 2020-3-18 08:28

代码结构清晰，层次分明，膜拜大牛

ID:429375 · 发表于 2020-3-18 08:29

思路清晰，代码结构好

ID:377382 · 发表于 2020-4-5 12:07

必须赞一个！

ID:702292 · 发表于 2020-10-21 14:15

如果可以控制自动加热功能最好

ID:892327 · 发表于 2021-3-15 20:40

这个是把全部代码都发出来了吗，还需要下载源码吗

ID:892327 · 发表于 2021-3-16 20:29

我看接收部分有两个电阻，请问还记得这两个电阻的阻值吗

ID:892327 · 发表于 2021-3-16 20:31

那个接收部分我看到还有两个电阻，请问还记得是接在哪的吗，可以的话阻值是多少呢

ID:857072 · 发表于 2021-4-4 21:38

有用的东西，现在看还有点难。

ID:440637 · 发表于 2021-4-16 10:36

代码很不错，非常值得借鉴

ID:381627 · 发表于 2021-5-22 17:29

很不错的资料，爱了爱了。

ID:40169 · 发表于 2021-8-31 22:07

不错啊！下载下来努力学习。

ID:712493 · 发表于 2021-9-1 11:26

代码很不错层次分明，膜拜大牛

ID:1019604 · 发表于 2022-4-18 23:38

代码很不错，非常值得借鉴

ID:13282 · 发表于 2023-3-27 04:42

温度采样部分处理的不赖，学习啦！

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基于NTC热敏电阻和nRF24L01的无线温度计设计

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