[求助] ADS1247温度转换的问题

曹世鹏 2015-5-18 16:45 楼主

最近在做用STM32F103的SPI总线和TI的ADS1247通信读取三线制的PT100的温度值，要求精度为0.5摄氏度。现在遇到了一些问题。不知道该怎么处理。下面我就把问题总结一下。希望能在论坛里帮我解决一下。谢谢大家。事情是这样的，我也想好了方案。就是用恒流源设置一个电流流过PT100，然后测PT100两端的电压，从而得出电阻值，然后对应PT100的电阻温度表格就能得出温度值了。但是因为不能让PT100流经的电流过大，因为那样会发热，影响实际的温度值。而且电阻变化范围很窄，最低是18.5欧姆，最高是390.48欧姆。这是PT100的整个量程，就是-200摄氏度到850摄氏度。实际上我们用到的范围很窄，就是-40到100摄氏度之间变化，对应的电阻变化就是84欧姆到138欧姆之间。如果流经1mA的话，那么电压变化范围就是0.084V-0.138V之间变化。这么小的变化范围，必须用运放将电压放大的，不然检测到的范围太窄了。那么本来我是想用运放自己搭一个的。后来发现自己的水平有限，放弃了。然后在TI的官网上查看看有没有对应的芯片。嗯，查到了就是现在正在调试的ADS1247。它是SPI总线的。精度也很高。自带恒流源和放大器。正好适合我的需求。而且看了下还有Demo板。原理图什么的。

然后我就照着它的原理图画了一版板子。板子回来前就开始写程序。发现了一个问题。我在TI给的这个datasheet上面没有找到如何计算电阻值或者直接计算温度值的例子。我把我在这上面整理的资料压缩成一个文件共大家下载。这是我找到的唯一感觉是这个计算公式的东西。

其中我在这二个公式里代入了一个值，也就是当0摄氏度的时候，PT100的电阻值是100欧。这两个等式的两边都是成立的。即RTD(T)=100欧姆，T=0℃ 但是我将别的值代入的时候就不对了。我看不懂这个到底是怎么算的。下面贴一下我的源码，其中完整的.c和.h文件在我的压缩包里。 ADS1247WREG(ADS1247_REG_MUX1,0x38); //内部参考电压打开。 bsp_DelayMS(1); ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC0,0x06); //DOUT/DRDY pin functions only as Data Out (default) 并且1mA。 bsp_DelayMS(1); ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC1,0x03); // IDAC1->AIN0 IDAC2->AIN3. bsp_DelayMS(1); ADS1247WREG(ADS1247_REG_SYS0,0x26); //增益4,320sps bsp_DelayMS(1); SPI_ADS1247_SendByte(ADS1247_CMD_SYNC); //同步AD转换 bsp_DelayMS(1); data22=ADS1247_ReadData_Ave();//将转换的24位转换值取出。 bsp_DelayMS(1); printf("通道:%x\r\n",data22); 我这是接了一个100欧姆的电阻用来模拟PT100在0摄氏度时的样子。可是打出来的数据是这样的。不知道读取到的到底是什么。

打印出来的数据变化很大，而且不稳定。我是隔2秒钟打印一次的。我现在也不理解这个ADS1247_ReadData_Ave()读出来的值是什么。做什么用的。到底是代表阻值还是电压呢，不知道。有用过这个芯片的朋友吗，给解释下吧，着实的弄不懂了。 本帖最后由曹世鹏于 2015-5-18 18:03 编辑

ADS1247_.rar (2015-5-18 16:44 上传)

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回复评论（10）

沙发曹世鹏

自己顶一下。我只要得到具体的电阻值就行。我用二分法做了一个表。一会儿我也贴出来，只要知道阻值。用不了几步就能得出具体的阻值来。

const u32 RTD_TAB_PT100[900] =
{
//9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
1895, 1938, 1982, 2025, 2068, 2111, 2154, 2197, 2240, 2283,  //  -190 //0行
2325, 2368, 2411, 2454, 2497, 2539, 2582, 2624, 2667, 2710,  //  -180
2752, 2795, 2837, 2880, 2922, 2964, 3007, 3049, 3091, 3134,  //  -170
3176, 3218, 3260, 3302, 3344, 3386, 3428, 3470, 3512, 3554,  //  -160
3596, 3638, 3680, 3722, 3764, 3805, 3847, 3889, 3931, 3972,  //  -150
4014, 4056, 4097, 4139, 4180, 4222, 4263, 4305, 4346, 4388,  //  -140 //5行
4429, 4470, 4512, 4553, 4594, 4636, 4677, 4718, 4759, 4800,  //  -130
4842, 4883, 4924, 4965, 5006, 5047, 5088, 5129, 5170, 5211,  //  -120
5252, 5293, 5334, 5375, 5415, 5456, 5497, 5538, 5579, 5619,  //  -110
5660, 5701, 5741, 5782, 5823, 5863, 5904, 5940, 5985, 6026,  //  -100
6066, 6107, 6147, 6188, 6228, 6268, 6309, 6349, 6390, 6430,  //  -90 //10行
6470, 6511, 6551, 6591, 6631, 6672, 6712, 6752, 6792, 6833,  //  -80
6873, 6913, 6953, 6993, 7033, 7073, 7113, 7153, 7193, 7233,  //  -70
7273, 7313, 7353, 7393, 7433, 7473, 7513, 7553, 7593, 7633,  //  -60
7673, 7712, 7752, 7792, 7832, 7872, 7911, 7951, 7991, 8031,  //  -50
8070, 8110, 8150, 8189, 8229, 8269, 8308, 8348, 8387, 8427,  //  -40
8467, 8506, 8546, 8585, 8625, 8664, 8704, 8743, 8783, 8822, //  -30
8862, 8901, 8940, 8980, 9019, 9059, 9098, 9137, 9177, 9216,  //  -20
9255, 9295, 9334, 9373, 9412, 9452, 9491, 9530, 9569, 9609,  //  -10
9648, 9687, 9726, 9765, 9804, 9844, 9883, 9922, 9961, 10000, // 0 //19行

//0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10000, 10039, 10078, 10117, 10156, 10195,  10234, 10273, 10312, 10351,//  0    //20行
10390, 10429, 10468,  10507, 10546,  10585, 10624, 10663, 10702, 10740,//  10
10779, 10818, 10857, 10896, 10935, 10973, 11012, 11051, 11090, 11129,//  20
11167, 11206, 11245, 11283, 11322, 11361, 11400,  11438, 11477, 11515,//  30
11554, 11593, 11631, 11670, 11708,  11747, 11786, 11824, 11863, 11901,//  40
11940, 11978, 12017, 12055, 12094, 12132, 12171, 12209, 12247, 12286,//  50 //25行
12324, 12363, 12401, 12439, 12478, 12516, 12554, 12593, 12631, 12669,//  60
12708, 12746, 12784, 12822, 12861, 12899, 12937, 12975, 13013, 13052,//  70
13090, 13128, 13166, 13204, 13242,  13280, 13318, 13357, 13395, 13433,//  80
13471, 13509, 13547, 13585, 13623, 13661, 13699, 13737, 13775, 13813,//  90
13851, 13888, 13926, 13964, 14002, 14040, 14078, 14116, 14154, 14191,//  100 //30行
14229, 14267, 14305, 14343, 14380, 14418, 14456, 14494, 14531, 14569,//  110
14607, 14644, 14682, 14720, 14757, 14795, 14833, 14870, 14908, 14946,//  120
14983, 15021, 15058, 15096, 15133, 15171, 15208, 15246, 15283, 15321,//  130
15358, 15396, 15433, 15471, 15508, 15546, 15583,  15620, 15658, 15695,//  140
15733, 15770, 15807, 15845, 15882, 15919, 15956, 15994, 16031, 16068,//  150 //35行
16105, 16143, 16180, 16217, 16254, 16291, 16329, 16366, 16403, 16440,//  160
16477, 16514, 16551, 16589, 16626, 16663, 16700,  16737, 16774, 16811,//  170
16848, 16885, 16922, 16959, 16996, 17033, 17070, 17107, 17143, 17180,//  180
17217, 17254, 17291, 17328, 17365, 17402, 17438, 17475, 17512, 17549,//  190
17586, 17622, 17659, 17696, 17733, 17769, 17806, 17843, 17879, 17916,//  200 //40行
17953, 17989, 18026, 18063, 18099, 18136, 18172, 18209, 18246, 18282,//  210
18319, 18355, 18392, 18428, 18465, 18501, 18538, 18574, 18611, 18647,//  220
18684, 18720, 18756, 18793, 18829, 18866, 18902, 18938, 18975, 19011,//  230
19047, 19084, 19120, 19156, 19192, 19229, 19265, 19301, 19337, 19374,//  240
19410, 19446, 19482, 19518, 19555, 19591, 19627, 19663, 19699, 19735,//  250 //45行
19771, 19807, 19843, 19879, 19915, 19951, 19987, 20023, 20059,  20095,//  260
20131, 20167, 20203, 20239, 20275, 20311, 20347,  20383, 20419, 20455,//  270
20490, 20526, 20562, 20598, 20634, 20670,  20705, 20741, 20777, 20813,//  280
20848, 20884, 20920, 20956, 20991, 21027, 21063, 21098, 21134, 21170,//  290
21205, 21241, 21276, 21312, 21348, 21383, 21419, 21454, 21490, 21525,//  300 //50行
21561, 21596, 21632, 21667, 21703, 21738, 21774, 21809, 21844, 21880,//  310
21915, 21951, 21986, 22021, 22057, 22092, 22127, 22163, 22198, 22233,//  320
22268, 22304, 22339, 22374, 22409, 22445, 22480, 22515, 22550, 22585,//  330
22621, 22656, 22691, 22726, 22761, 22796, 22831, 22866, 22902, 22937,//  340
22972, 23007, 23042, 23077, 23112, 23147, 23182, 23217, 23252, 23287,//  350 //55行
23321, 23356, 23391, 23426, 23461, 23496, 23531, 23566, 23600, 23635,//  360
23670, 23705, 23740, 23774, 23809, 23844, 23879,  23913, 23948, 23983,//  370
24018, 24052, 24087, 24122, 24156, 24191, 24226, 24260, 24295, 24329,//  380
24364, 24399, 24433, 24468, 24502, 24537, 24571, 24606, 24640, 24675,//  390
24709, 24744, 24778, 24813, 24847, 24881, 24916, 24950, 24585, 25019,//  400 //60行
25053, 25088, 25122, 25156, 25191, 25225, 25259, 25293, 25328, 25362,//  410
25396, 25430, 25465, 25499, 25533, 25567, 25601, 25635, 25670, 25704,//  420
25738, 25772, 25806, 25840, 25874, 25908, 25942, 25976, 26010, 26044,//  430
26078, 26112, 26146, 26180, 26214, 26248, 26282, 26316, 26350, 26384,//  440
26418, 26452, 26486, 26520, 26553, 26587, 26621, 26655, 26689, 26722,//  450 //65行
26756, 26790, 26824, 26857, 26891, 26925, 26959, 26992, 27026, 27060,//  460
27093, 27127, 27161, 27194, 27228, 27261, 27295, 27329, 27362, 27396,//  470
27429, 27463, 27496, 27530, 27563, 27597, 27630, 27664, 27697, 27731,//  480
27764, 27798, 27831, 27864, 27898, 27931, 27964, 27998, 28031, 28064,//  490
28098, 28131, 28164, 28198, 28231, 28264, 28297, 28331, 28364, 28397,//  500 //70行
28430, 28463, 28497, 28530, 28563, 28596, 28629, 28662, 28685, 28729,//  510
28762, 28795, 28828, 28861, 28894, 28927, 28960, 28993, 29026, 29059,//  520
29092, 29125, 29158, 29191, 29224, 29256, 29289, 29322, 29355, 29388,//  530
29421, 29454, 29486, 29519, 29552, 29585, 29618, 29650, 29683, 29716,//  540
29749, 29781, 29814, 29847, 29880, 29912, 29945, 29978, 30010, 30043,//  550 //75行
30075, 30108, 30141,  30173, 30206, 30238, 30271, 30303, 30336, 30369,//  560
30401, 30434, 30466, 30498, 30531, 30563, 30596, 30628, 30661, 30693,//  570
30725, 30758, 30790, 30823, 30855, 30887, 30920, 30952, 30984, 31016,//  580
31049, 31081, 31113, 31145, 31178, 31210, 31242, 31274, 31306, 31339,//  590
31371, 31403, 31435, 31467, 31499, 31531, 31564, 31596, 31628, 31660,//  600 //80行
31692, 31724, 31756, 31788, 31820, 31852, 31884, 31916, 31948, 31980,//  610
32012, 32043, 32075, 32107, 32139, 32171, 32203, 32235, 32267, 32298,//  620
32330, 32362, 32394, 32426, 32457, 32489, 32521, 32553, 32584, 32616,//  630
32648, 32679, 32711, 32743, 32774, 32806, 32838, 32869, 32901, 32932,//  640
32964, 32996, 33027, 33059, 33090, 33122, 33153, 33185, 33216, 33248 //  650 //85行
};

//获得ADC值
//ch:通道值 0~16
//返回值:转换结果
float Get_Adc(u8 ch)
{
      float f_temp;//测得的温度值。
u16 fR;//测得的电阻值。
      u16 i;
u16 zuidizuobiao;
u16 subscript;
u16 low_low=0;
u16 low_high=0;
u16 high_low=0;
u16 high_high=0;
u16 do_change=0;//可以解析温度标志位。当为1时，完成了取表工作，可以解析。
ADC1->SQR3&=0XFFFFFFE0;//规则序列1 通道ch
ADC1->SQR3|=ch;
ADC1->CR2|=1<<30;    //启动规则转换通道
while(!(ADC1->SR&1<<1));//等待转换结束

f_temp=ADC1->DR;
fR=((f_temp*(3.3/4096))/0.01)*100;//求出电阻值。0.004是电流值，*100是将电阻值放大100倍

      if (fR < RTD_TAB_PT100[0])             // 电阻值小于表格最小值，低于量程下限。
      {
//             return BELOW_LOW_LIMITE;
      }

      else if (fR > RTD_TAB_PT100[858])       // 电阻值大于表格最大值，超出量程上限。
      {
//             return EXCESS_UP_LIMITE;
      }
else
{
zuidizuobiao=0;//开始时，数组元素最底坐标为1.
subscript=858;//开始时，数组元素个数为859.

      for (i=10;i>0;i--) // 2分法查表。到底循环多少次还需要计算一下。
      {
if(do_change==0)//有问题，2个if函数调换则不行。进不了下面的if函数。无法判断当前do_change的具体值。
{
if((subscript%2==1)&&(subscript!=1))//有余数，说明有公共区间。
{//允许subscript=1
subscript=subscript/2;
low_low=zuidizuobiao;
low_high=zuidizuobiao+subscript;
high_low=low_high;
high_high=high_low+subscript;
subscript=subscript+1;

if(subscript==2)//说明只剩下最后一个数了。
{
do_change=1;//可以解析了

}
else
{
if ((RTD_TAB_PT100[low_low] <= fR)&&(fR < RTD_TAB_PT100[low_high]))
{
zuidizuobiao = low_low;

}
else if ((RTD_TAB_PT100[high_low] <= fR)&&(fR <= RTD_TAB_PT100[high_high]))
{
zuidizuobiao = high_low;

}
else
{

}
}

}

else//无公共区间
{
subscript=subscript/2;
if(subscript==1)
{
if(fR == RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao+1])
{
zuidizuobiao=zuidizuobiao+1;
}
else
{
zuidizuobiao=zuidizuobiao;
}
do_change=1;//可以解析了
LED1=0;
}
else
{
low_low=zuidizuobiao;
low_high=zuidizuobiao+subscript-1;
high_low=zuidizuobiao+subscript;
high_high=high_low+subscript-1;

if ((RTD_TAB_PT100[low_low] <= fR)&&(fR <= RTD_TAB_PT100[low_high]))
{
zuidizuobiao = low_low;

}
else if ((RTD_TAB_PT100[high_low] <= fR)&&(fR <= RTD_TAB_PT100[high_high]))
{
zuidizuobiao = high_low;

}
else
{

}
}

}

}
if(do_change==1)//说明找到了正确的区间.subscript的值为2。当前温度为zuidizuobiao所指向的温度
{

do_change=0;
if(RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao]==10000)
{
f_temp=0.000;

}
else if(RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao]<10000)//负值，需要另一种处理。25/1000
{
if(zuidizuobiao<=99)
{
f_temp=(float)(((zuidizuobiao/10)*10-190)-(9-zuidizuobiao%10)-(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025);

//(zuidizuobiao/10)*10-190  代表整数中十位和百位部分
//9-zuidizuobiao%10 代表整数中个位部分
//(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025  代表小数部分。
}
else
{
f_temp=(float)((zuidizuobiao/10*10-190)-(9-((zuidizuobiao%100)%10))-(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025);

//(zuidizuobiao/10)*10-190  代表整数中十位和百位部分
//(9-zuidizuobiao%100)%10  代表整数中个位部分
//(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025  代表小数部分。
}

}

else  //else if(zuidizuobiao>10000)//正值，需要另一种处理。
{
f_temp=(float)(((zuidizuobiao/10)*10-200)+(zuidizuobiao%100)%10+(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025);
//(zuidizuobiao/10)*10-200)  代表整数中十位和百位部分
//(zuidizuobiao%100)%10  代表整数中个位部分
//(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025  代表小数部分。
}

break;
}

      }

}
// printf("\r\n当前温度值为:\r\n");
// printf("%f",f_temp);
return f_temp; //返回adc值
}

点赞 2015-5-18 16:59

板凳 dontium

楼主能在较短的叙述中说明你的问题吗？

点赞 2015-5-19 10:43

4楼曹世鹏

引用: dontium 发表于 2015-5-19 10:43
楼主能在较短的叙述中说明你的问题吗？

您好。我现在使用ADS1247芯片读数。可是我不知道如何计算电压值。昨天我不会发帖，不小心把帖子发到了MSP430这个版块。现在我把他转移到下面这个链接里了。

ADS1247温度转换的问题

https://bbs.eeworld.com.cn/forum. ... 2244&fromuid=438848

(出处: 电子工程世界-论坛)

请您帮我分析下我这儿读到的数据怎么和实际的电压值我找不到联系呢？谢谢您的帮助。

点赞 2015-5-19 10:48

5楼 dontium

只要读数据正常就好办。

和实际数据对应，需要标定，这要根据PGA设置及参考源电压决定。

例如，如果参考源电压为Vref，PGA 的增益为G，读出的数据为Dat，则实际电压Vx为：

Vx = Dat / ( G * 0xffffff ) * Vref

点赞 2015-5-19 12:07

6楼曹世鹏

引用: dontium 发表于 2015-5-19 12:07
只要读数据正常就好办。

和实际数据对应，需要标定，这要根据PGA设置及参考源电压决定。

例如，如果参考源电压为Vref，PGA 的增益为G，读出的数据为Dat，则实际电压Vx为：

Vx = Dat / ( G * 0xffffff ) * Vref

我把我读到的值带进去，发现不对。我设置的PGA=4。Vref=1.64V。代入的Dat=1f6da6。发现不对。按照常理来讲测的的Vx实际电压应该为0.1V。因为我接的PT100的阻值为100欧姆。

这是我的软件设置：

ADS1247WREG(ADS1247_REG_MUX1,0x20); //内部参考电压打开。

ADS1247WREG(ADS1247_REG_MUX0,0x0A); // AIN1 AIN2 输入。

ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC0,0x06);  //DOUT/DRDY pin functions only as Data Out (default) 并且1mA。

ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC1,0x03);  // IDAC1->AIN0  IDAC2->AIN3.

ADS1247WREG(ADS1247_REG_SYS0,0x26);    //增益4,320sps

SPI_ADS1247_SendByte(ADS1247_CMD_SYNC); //同步AD转换

      data22=ADS1247_ReadData_Ave();    //将数据读取出来

      printf("通道:%x\r\n",data22);

这是我的硬件连接：

这是读到的数据，我选取了其中的8组，这是在串口调试工具上截取的：

通道:1f6eed

通道:1f6fbe

通道:1f6ee0

通道:1f6fd3

通道:1f6f8b

通道:1f6fa1

通道:1f6f27

通道:1f6f5c

看来可能还是我设置的问题。不知道该怎么设置。

点赞 2015-5-19 13:33

7楼曹世鹏

引用: dontium 发表于 2015-5-19 12:07
只要读数据正常就好办。

和实际数据对应，需要标定，这要根据PGA设置及参考源电压决定。

例如，如果参考源电压为Vref，PGA 的增益为G，读出的数据为Dat，则实际电压Vx为：

Vx = Dat / ( G * 0xffffff ) * Vref