2021年09月22日 | STM8学习笔记---NTC热敏电阻的使用

温度采集是产品开发过程中必不可少的，读取温度的方法有很多种，有专用温度采集芯片，温度传感器，热敏电阻等，各种方法来获取温度。今天总结一下使用热敏电阻来采集温度。

先看看热敏电阻的概念

也就是将温度变化转换为电阻阻值变化，通过通过阻值大小就能间接地判断到当前温度值。而读取电阻值实际应用中是很不方便的。如果将电阻值转换为电压值，然后通过单片机AD采样功能，读取电压值。这样相当于间接的读取到了温度值。

下面总结一下用STM8单片机，通过NTC热敏电阻读取温度值得方法。

首先看看热敏电阻的样子

选用的是5K阻值的NTC热敏电阻，它的阻值和温度对照表如下：

通过一个固定电阻和NTC热敏电阻串联分压，然后将两个电阻中间节点接入到单片机AD采样口。

ADC口接单片机AD采样口，通过AD采样功能，读取采样的电压值，然后将电压值、电阻值、温度值三个对应起来，这样就能通过电压值得变化来反应出温度的变化。

原理图中的ADC口接单片机PD6口，也就是模拟输入6口，PD5口作为串口输出口，输出读取到的采样值。硬件上电路比较简单，只需要一个最小系统，然后外部一个5K固定电阻和NTC热敏电阻就行了。下面看一下代码的实现：

首先将PD6口设置为ADC功能，通过中断读取ADC采样值。

#include "adc.h"

#include "main.h"

u16  DATAH = 0;                          //ADC转换值高8位

u16  DATAL = 0;                          //ADC转换值低8位

_Bool ADC_flag = 0;                      //ADC转换成功标志

//AD通道引脚初始化

void ADC_GPIO_Init( void )

{

    PD_DDR &= ~( 1 << 6 );              //PD6 设置为输入     AIN6 

    PD_CR1 &= ~( 1 << 6 );              //PD6 设置为悬空输入

}

//ADC输入通道初始化入口参数表示通道选择

void ADC_CH_Init( u8 ch )

{

    char l = 0;

    ADC_CR1  = 0x00;                    //fADC = fMASTER/2, 8Mhz  单次转换，禁止转换

    ADC_CSR  = ch + 1;                  //控制状态寄存器 选择要 AD输入通道  如：PD2(AIN3)

    ADC_CR2  = 0x00;                    //默认左对齐 读数据时先读高在读低

    ADC_TDRL = ( 1 << ( ch + 1 ) );     //禁止相应通道 施密特触发功能 1左移ch+1位

    ADC_CR1 |= 0x01;                    //使能ADC并开始转换

    ADC_CSR |= 0x20;                    //EOCIE 使能转换结束中断  EOC中断使能

    for( l = 0; l < 100; l++ );         //延时，保证ADC模块的上电完成 至少7us

    ADC_CR1 = ADC_CR1 | 0x01;           //再次将CR1寄存器的最低位置１ 使能ADC 并开始转换

}

//采集PD6电压值  AIN6

u16 ReadVol_CH6( void )

{

    u16 voltage = 0;

    ADC_CH_Init( 5 );

    if( ADC_flag )

    {

        ADC_flag = 0;

        voltage = ( DATAH << 2 ) + DATAL ; //得到十位精度的数据  0--1024

        //ADC_CR1 = ADC_CR1 | 0x01;          //再次将CR1寄存器的最低位置1  启动下一次转换

    };

    return voltage;

}

//AD中断服务函数 中断号22

#pragma vector = 24                              // IAR中的中断号，要在STVD中的中断号上加2

__interrupt void ADC_Handle( void )

{

    ADC_CSR &= ~0x80;                            // 转换结束标志位清零  EOC

    //默认左对齐 读数据时先读高高8位 再读低8位

    DATAH = ADC_DRH;                             // 读出ADC结果的高8位

    DATAL = ADC_DRL;                             // 读出ADC结果的低8位

    ADC_flag = 1;                                // ADC中断标志 置1

}

接下来将PD5口设置为串口发送功能：

#include "uart.h"

#include "main.h"

//在Library Options中将Printf formatter改成Large

//重新定向putchar函数,使支持printf函数

int putchar( int ch )

{

    while( !( UART1_SR & 0X80 ) );              //循环发送,直到发送完毕

    UART1_DR = ( u8 ) ch;

    return ch;

}

//串口只用发送口，不用接收口

void Uart1_IO_Init( void )

{

    PD_DDR |= ( 1 << 5 );                       //输出模式 TXD

    PD_CR1 |= ( 1 << 5 );                       //推挽输出    

}

//波特率最大可以设置为38400

void Uart1_Init( unsigned int baudrate )

{

    unsigned int baud;

    baud = 16000000 / baudrate;

    Uart1_IO_Init();

    UART1_CR1 = 0;      //禁止发送和接收

    UART1_CR2 = 0;      //8 bit

    UART1_CR3 = 0;      //1 stop

    UART1_BRR2 = ( unsigned char )( ( baud & 0xf000 ) >> 8 ) | ( ( unsigned char )( baud & 0x000f ) );

    UART1_BRR1 = ( ( unsigned char )( ( baud & 0x0ff0 ) >> 4 ) );

//    UART1_CR2_bit.REN = 1;                      //接收使能

    UART1_CR2_bit.TEN = 1;                      //发送使能

//    UART1_CR2_bit.RIEN = 1;                     //接收中断使能

}

串口只用到了发送功能，所以串口只需要初始化发送口和设置波特率就行。此处putchar()，函数是用于将printf()打印功能重映射到串口1。

下面看主函数代码

void main( void )

{

    __asm( "sim" );                             //禁止中断

    SysClkInit();

    delay_init( 16 );  

    Uart1_IO_Init();

    Uart1_Init( 9600 );

    ADC_GPIO_Init();

    __asm( "rim" );                             //开启中断

    while( 1 )

    {      

        val_ch6 = ReadVol_CH6();               

        printf( "%drn", val_ch6);

        delay_ms( 200 );

    }

}

主函数中每隔0.2s读取一次电压值，并通过串口发送出来。

下面通过串口波形显示软件看看采样的温度曲线。

通过曲线可以看到，温度刚开始时发生了波动，然后就趋于稳定，稳定后的采样值为500。STM8单片机的AD采样分辨率为10位，也就是采样最大值为2^10=1024，单片机为5V供电，也就是5V对应的采样值为1024,那么采样值500对应的电压值就为 500/1024*5=2.44V 

可以计算出NTC当前电阻值为4.77K，通过NTC阻值和温度对照表可以看出4.77K对应的温度值在26℃左右。说明当前测量的温度值为26℃。为了方便显示温度，可以将采样的电压值和温度值做成一个表格存储在单片机中，这样每次采样到数据后，通过查表就能得到温度值了。