实例介绍
【实例简介】
NTC温度采集方案，有详细的算法，包括一些程序，硬件设计等
SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 月录 页 系统概要 系统说明 热敏电阻器 1.2.1电阻一温度关系 1.3数值处理 线性插值 软件说明 软件说明 2档案构成 2.3程序说明 程序范例 DEMO程序 使件原理佟 使用资源 硬件使用资源说明 参考文献 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 修订记录 版本日期编写及修订者 编写及惨订说明 初版 错误校 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 系统概要 系统说明 木应用例实现ⅳrC热敏电阻器对温度的测量。热敏电阻器把温度的变化转换为电阻阻值的变化, 再应用相应的测量电路把阻佶的变化转换为电压的变化;SPMC75F2413A内建8路ADC可以把模 拟的电压值转换为数字信号,对数值信号进行处理可以得到相应的温度值。 热敏电阻器 热敏电陧有电阻值随温度升高而升高的正温度系数(3 ositive Tcmpcraturc Coefficient 简称PC)热敏电阻和电阻值随温度升高而降低的负温度系数( Negative Temperature Coefficient简称NTC)热敏电阻。 NT~热敏电阻器,是·种以过渡金属氧化物为主要原材料,采用电了陶瓷⊥艺制成的热敏半导 体陶瓷组件ε这种组件的电阻值随温度升髙而降低,利用这一特性可制成测温、温度补偿和控温组 件,又可以制成功率型组件,抑制电路的浪涌电流。 电阻温度特性可以近似地用下式来表示: 式中:Rη、R分别表示NTC在温度T(K)和额定额定温度T(K)卜的电阻值,单位2,T、T为温度, 单位K(Ts(k)-273.15+T(℃))。B,称作B值,NTc热敏电阻特定的材料常数(Beta)。由于B值 同样是随温度而变化的,因此NT热敏电阻的实际特性,只能粗略地用指数关系来描述,所以这种 方法只能以一定的精度来描述额定温度或电阻值附近的有限的范围。 但是在实际应用中,要求有比较精桷的R-T曲线。要用比较复杂的方法(例如用the steinhart-Hart方程),或者用表格的形式来给定电阻/温度关系 应用例选用NC热敏电阻器CwF2-502F3950,基于精确的R-T曲线,来对温度进行精确的 测量。 电阻一温度关系 如表1-1所示,NC热敏电阻器CwE2-502F3950各温度点的电阻值,即电阻一温度关系表。 从提供的电阻一温度关系表中可以看出NTC热敏电阳器CWE2-502E3950的测温范围为 [-55℃,125℃],其电阻值的变化范围为[25006292,242.6492]。 表1-1电阻一温度关系衣 温度℃电阻值Ω温度℃电阻值Q温度℃电阻值Q 55 250062 54 237404 53 225239 52 213575 1 202412 19175C 49 181580 18 171895 -47 162684 46 153933 45 l∠5638 4∠ 137753 43 130293 42 123231 -41 11655C SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 40 10232 39 104261 38 98621.7 93295.5 36 88267.4 35 83521.8 34 79043.9 33 74819.2 32 70833.9 31 67074.7 30 63529 29 60184.6 -28 57030.2 27 54054.7 26 51247.9 -25 48600 24 46101.6 23 43744 22 41519 21 39418.8 20 37435.9 -19 35563.5 18 33795 -17 32124.4 6 3C545.8 29053.8 27643.3 -13 26309.5 25047.9 11 23854.2 -10 22724,6 21655.3 20642.7 19683.6 18774.9 17913.6 4 17097.1 16332.9 15588.4 1 11891.5 0 14230 1 13601.9 13005.4 12438.7 l1900.1 11388.2 10901.3 10438.3 9997.74 578.41 10 9181 11 3799 12 8436.83 13 3091.73 14 7762.78 7449.16 16 7150.C4 17 6864.7 592.4 19 6332.49 20 6C34.32 21 5847.31 22 5620.89 23 5404,53 24 5197.72 25 5000 26 4810.9 27 4630.01 4456.93 29 4291.28 3C 4132.69 31 3980.83 32 3835.38 3696.03 34 3562.19 3434.5 3194.1 38 3C81.22 39 2972.92 40 2869 41 2769.24 42 2673.47 43 2581.5 44 2493.17 45 2408.3 46 2326.76 47 2248.38 48 2173.04 49 2100.6 50 2032 51 1963.92 52 1899.44 1837.4 54 1777,6已 1720.2 56 1664.85 57 1611.54 1560.2 59 1510.74 6C 1463.08 61 1417,14 62 1372.87 63 1330.18 64 1289.C2 1249.32 1211.03 67 1174.C9 1138.44 69 1104.04 70 1070.83 71 1C38.78 72 1007.82 73 977.93 74 949,06 75 921.17 76 894.22 868.18 78 843.02 79 80 795.17 81 772.43 82 750.44 83 729.17 84 708.6 85 688.7 86 669.44 87 650.8 8 632.76 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 89 615.3 9C 91 582.02 92 566.17 9 550.81 94 535.94 95 521.53 96 507.57 97 ∠94.05 98 480.94 99 468.23 100 453.3 01 443.97 102 432 103 21.15 104 410.26 105 399.69 106 389.44 07 379.5 103 369.85 109 360.48 10 1,4 111 12.57 112 334.01 325.69 114 317.62 115 309.77 16 302.16 117 294.76 118 287.57 19 280.59 120 273.8 121 267.21 122 260.8 123 254.5 12L 248.52 125 242.64 数值处理 通过表1-1电阻一温度关系表可以很直观的看到电阻的变化范围从242.649到2500629, 在-55℃的时候其表现出的电阻值是125℃时所表现的电阻值的1030倍,这幺大的变化范围也为 ADC测量带来了困难。测量电路如图1-1所示。 如图1-1测量电路 如上图所示NTC热敏电阻Rⅴ和测量电阻Rm(精密电阻)组成一个简单的串联分压电路,参考电压 VCC Ref经过分压可以得到一个电压值随着温度值变化而变化的数值,这个电压的大小将反映出 NTC电阻的人小,从而也就是相应温度值的反映。 通过欧姆定律可以得到输出电压值Vadc和NTc电阻值的一个关系表达式: vad Vre上+Rm/(Rv+Rm) 那幺接下来的数据处理将基于式(1)展开:sPMC75F2413A的ADC为10-Bit的精度,其参考电 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 压为5V,因此这里可以选择Vre￡=5V。各温度点对应的ADC转换后的数字量可以计算。 Dadc = 1024*Adc/5V (2) 式(1)、(2)结合可以得到: Dadc 1024*Rm/(Rv+Rm) (3) 如果这里取测量电阻Rm选择4.7K9,那幺可以计算出在-55℃时所对应的Dadc= 1024*1000/(250062+100C)=4;在125℃时所对应的Dadc=1024*1000/(242.64+10C0) 824。根据这样的对应关系对数据进行预处理,得到如下处理结果如表1-2所示: 表1 tatic const Int16 NTCTAB2[1811 9,20;21,22,23,24,26,27,29,30,32;34, 36,38,40,42,44,47,49,52,55,57,61;64, 67,71,74,78,82,86,90,95,99,104,109114 120,150,156,161,168,172,180,187,194,201,208,215, 22,230,238,247255,264,272,280,291,302,310;319 328,338;347,357367,376,384;395,4C5,414r424;434 444,453,464,47448,494,502;512,522,531,540,551, 560,569,579,586;595,604,613,624,633,642,650;658, 666,673,680,688:696,704,712,719,726,733,741;749, 755,760,767,774,780,785,791,798,804,811,816,8 827,832,837,842;847,851,856;862,868,873,856;860, 64,868,872,376;879,883,886;890,893,896,899;902, 905,908,911,914;917,919,922;924,927,929,931;934, 936,938,940,942,94,946,947,949,951,953,954,956, 958,959,961,962;964,965,966,968,969,970,971,973, 974 };//4.7K 当然这也是应用例中所需要的一个很重要的转换表,这一部分是事先制作好的表格,将为接下来的 处理提供参考依据。 测量电阻Rm的选取是有一定的规律的,在实际的应用中不一定都需要测量全程温度,可以估 算岀大致的温度范围。木着提高测量精度的宗旨:如果是应用在测量低温的系统中建议Rπ选择较大 的电阻(10KΩ),如果在测量较高温的系统中建议Rn选择较小的电阻(1κΩ)等。 线性插值 在AEC进行数据采集的过程中不可能每个数值都在整温度所对应的AD数值上,所以如果在 两个数据的中间一段就要对其进行进一步的精确定位。这样就必须知道采集到的数据在表1-2中的 具体位置,因此要对数据表进行搜索、查找。线性表的查找(也称枍索),可以有比较常见的顺序查 找、折半查找及分块查找等方法,分析线性表1-2可以得到折半查找的算法是比较高效的。 Eg如果ADC采样的数值为Dade=360,即357<ad<367,那幺温度值就绝对不是一个 整数值了,怎幺来得到具体的温度值呢!可以运用简单可行的线性插值来对付类似的情况 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 插值求得温度值实际就是用直线L拟和温度曲线T,这样的做法虽然难免的有一定的误差,但 是可以控制在允许的范围内的,线性插值原理如图1-2所示 T 工 2 图1-2线性插值原理 已知点(Ⅹ1,￥1)和点(Ⅹ2,Y2)求(Ⅹi,Yi)。 由两点可以得到直线工的方程 点(X1,Y1)和点(X2,Y2)为相邻两温度点,所以x2—×1=1那幺由式(4)可得 这样通过ALC采样来的Dade(￥1)数值带入式(5)可以求得相应的温度值 插值计算出来的数值肯定是小数,那幺需要对数值进行特殊的处理:基于定点计算的思想,把 数据首先规格化,把小薮点定在第六位即计算数值放大64倍参与计算,当然在计算后的温度数据也 应该是真实数值的64倍,所以需要Ⅹ/64得到的数值为实际测量到的温度值。把小数点定的位数越 高表示的精度越高。 这样的插值计算实际上是分段的,用直线段来拟和温度曲线,因此在处理的过程中分段越细致 拟和的曲线就越接近实际温度曲线 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 软件说明 软件说明 应用例程序部分主要针对NTC热敏电阻测量温度的应用,其中最主要的是使用ADC模块对信号 的采集和处理,从而得到温度数值。 档案构成 文件名称 功能 类型 Main. C 完成初始化 NTO ADC采集、查表、插值 L AN SPMO750101且AP引用和相关参数定义 子程序说明 原形 void Spmc75 ADC Init(void) 描述 初始化ΔDC,选择信道0用于采集温度 输入参数 无 输出参数 无 头文件 AN SPMC 75 0101.H 库文件 无 注意事项 默认AD~信道0 例子 Spmc75 ADC Init()i 原形 Int16 Temperature Measure(void 描述 ADC转换、査温度表、插值计算 输入参数 无 输出参数 0×7FFE:超出量程,温度小于-55℃ 0xFFF:超出量程,温度大」125℃ else:实际测量温度的64倍(规格化的定点小数) 头文件 AN SPMC 75 0101.H 库文件 无 【实例截图】
【核心代码】
NTC温度采集方案，有详细的算法，包括一些程序，硬件设计等
SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 月录 页 系统概要 系统说明 热敏电阻器 1.2.1电阻一温度关系 1.3数值处理 线性插值 软件说明 软件说明 2档案构成 2.3程序说明 程序范例 DEMO程序 使件原理佟 使用资源 硬件使用资源说明 参考文献 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 修订记录 版本日期编写及修订者 编写及惨订说明 初版 错误校 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 系统概要 系统说明 木应用例实现ⅳrC热敏电阻器对温度的测量。热敏电阻器把温度的变化转换为电阻阻值的变化, 再应用相应的测量电路把阻佶的变化转换为电压的变化;SPMC75F2413A内建8路ADC可以把模 拟的电压值转换为数字信号,对数值信号进行处理可以得到相应的温度值。 热敏电阻器 热敏电陧有电阻值随温度升高而升高的正温度系数(3 ositive Tcmpcraturc Coefficient 简称PC)热敏电阻和电阻值随温度升高而降低的负温度系数( Negative Temperature Coefficient简称NTC)热敏电阻。 NT~热敏电阻器,是·种以过渡金属氧化物为主要原材料,采用电了陶瓷⊥艺制成的热敏半导 体陶瓷组件ε这种组件的电阻值随温度升髙而降低,利用这一特性可制成测温、温度补偿和控温组 件,又可以制成功率型组件,抑制电路的浪涌电流。 电阻温度特性可以近似地用下式来表示: 式中:Rη、R分别表示NTC在温度T(K)和额定额定温度T(K)卜的电阻值,单位2,T、T为温度, 单位K(Ts(k)-273.15+T(℃))。B,称作B值,NTc热敏电阻特定的材料常数(Beta)。由于B值 同样是随温度而变化的,因此NT热敏电阻的实际特性,只能粗略地用指数关系来描述,所以这种 方法只能以一定的精度来描述额定温度或电阻值附近的有限的范围。 但是在实际应用中,要求有比较精桷的R-T曲线。要用比较复杂的方法(例如用the steinhart-Hart方程),或者用表格的形式来给定电阻/温度关系 应用例选用NC热敏电阻器CwF2-502F3950,基于精确的R-T曲线,来对温度进行精确的 测量。 电阻一温度关系 如表1-1所示,NC热敏电阻器CwE2-502F3950各温度点的电阻值,即电阻一温度关系表。 从提供的电阻一温度关系表中可以看出NTC热敏电阳器CWE2-502E3950的测温范围为 [-55℃,125℃],其电阻值的变化范围为[25006292,242.6492]。 表1-1电阻一温度关系衣 温度℃电阻值Ω温度℃电阻值Q温度℃电阻值Q 55 250062 54 237404 53 225239 52 213575 1 202412 19175C 49 181580 18 171895 -47 162684 46 153933 45 l∠5638 4∠ 137753 43 130293 42 123231 -41 11655C SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 40 10232 39 104261 38 98621.7 93295.5 36 88267.4 35 83521.8 34 79043.9 33 74819.2 32 70833.9 31 67074.7 30 63529 29 60184.6 -28 57030.2 27 54054.7 26 51247.9 -25 48600 24 46101.6 23 43744 22 41519 21 39418.8 20 37435.9 -19 35563.5 18 33795 -17 32124.4 6 3C545.8 29053.8 27643.3 -13 26309.5 25047.9 11 23854.2 -10 22724,6 21655.3 20642.7 19683.6 18774.9 17913.6 4 17097.1 16332.9 15588.4 1 11891.5 0 14230 1 13601.9 13005.4 12438.7 l1900.1 11388.2 10901.3 10438.3 9997.74 578.41 10 9181 11 3799 12 8436.83 13 3091.73 14 7762.78 7449.16 16 7150.C4 17 6864.7 592.4 19 6332.49 20 6C34.32 21 5847.31 22 5620.89 23 5404,53 24 5197.72 25 5000 26 4810.9 27 4630.01 4456.93 29 4291.28 3C 4132.69 31 3980.83 32 3835.38 3696.03 34 3562.19 3434.5 3194.1 38 3C81.22 39 2972.92 40 2869 41 2769.24 42 2673.47 43 2581.5 44 2493.17 45 2408.3 46 2326.76 47 2248.38 48 2173.04 49 2100.6 50 2032 51 1963.92 52 1899.44 1837.4 54 1777,6已 1720.2 56 1664.85 57 1611.54 1560.2 59 1510.74 6C 1463.08 61 1417,14 62 1372.87 63 1330.18 64 1289.C2 1249.32 1211.03 67 1174.C9 1138.44 69 1104.04 70 1070.83 71 1C38.78 72 1007.82 73 977.93 74 949,06 75 921.17 76 894.22 868.18 78 843.02 79 80 795.17 81 772.43 82 750.44 83 729.17 84 708.6 85 688.7 86 669.44 87 650.8 8 632.76 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 89 615.3 9C 91 582.02 92 566.17 9 550.81 94 535.94 95 521.53 96 507.57 97 ∠94.05 98 480.94 99 468.23 100 453.3 01 443.97 102 432 103 21.15 104 410.26 105 399.69 106 389.44 07 379.5 103 369.85 109 360.48 10 1,4 111 12.57 112 334.01 325.69 114 317.62 115 309.77 16 302.16 117 294.76 118 287.57 19 280.59 120 273.8 121 267.21 122 260.8 123 254.5 12L 248.52 125 242.64 数值处理 通过表1-1电阻一温度关系表可以很直观的看到电阻的变化范围从242.649到2500629, 在-55℃的时候其表现出的电阻值是125℃时所表现的电阻值的1030倍,这幺大的变化范围也为 ADC测量带来了困难。测量电路如图1-1所示。 如图1-1测量电路 如上图所示NTC热敏电阻Rⅴ和测量电阻Rm(精密电阻)组成一个简单的串联分压电路,参考电压 VCC Ref经过分压可以得到一个电压值随着温度值变化而变化的数值,这个电压的大小将反映出 NTC电阻的人小,从而也就是相应温度值的反映。 通过欧姆定律可以得到输出电压值Vadc和NTc电阻值的一个关系表达式: vad Vre上+Rm/(Rv+Rm) 那幺接下来的数据处理将基于式(1)展开:sPMC75F2413A的ADC为10-Bit的精度,其参考电 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 压为5V,因此这里可以选择Vre￡=5V。各温度点对应的ADC转换后的数字量可以计算。 Dadc = 1024*Adc/5V (2) 式(1)、(2)结合可以得到: Dadc 1024*Rm/(Rv+Rm) (3) 如果这里取测量电阻Rm选择4.7K9,那幺可以计算出在-55℃时所对应的Dadc= 1024*1000/(250062+100C)=4;在125℃时所对应的Dadc=1024*1000/(242.64+10C0) 824。根据这样的对应关系对数据进行预处理,得到如下处理结果如表1-2所示: 表1 tatic const Int16 NTCTAB2[1811 9,20;21,22,23,24,26,27,29,30,32;34, 36,38,40,42,44,47,49,52,55,57,61;64, 67,71,74,78,82,86,90,95,99,104,109114 120,150,156,161,168,172,180,187,194,201,208,215, 22,230,238,247255,264,272,280,291,302,310;319 328,338;347,357367,376,384;395,4C5,414r424;434 444,453,464,47448,494,502;512,522,531,540,551, 560,569,579,586;595,604,613,624,633,642,650;658, 666,673,680,688:696,704,712,719,726,733,741;749, 755,760,767,774,780,785,791,798,804,811,816,8 827,832,837,842;847,851,856;862,868,873,856;860, 64,868,872,376;879,883,886;890,893,896,899;902, 905,908,911,914;917,919,922;924,927,929,931;934, 936,938,940,942,94,946,947,949,951,953,954,956, 958,959,961,962;964,965,966,968,969,970,971,973, 974 };//4.7K 当然这也是应用例中所需要的一个很重要的转换表,这一部分是事先制作好的表格,将为接下来的 处理提供参考依据。 测量电阻Rm的选取是有一定的规律的,在实际的应用中不一定都需要测量全程温度,可以估 算岀大致的温度范围。木着提高测量精度的宗旨:如果是应用在测量低温的系统中建议Rπ选择较大 的电阻(10KΩ),如果在测量较高温的系统中建议Rn选择较小的电阻(1κΩ)等。 线性插值 在AEC进行数据采集的过程中不可能每个数值都在整温度所对应的AD数值上,所以如果在 两个数据的中间一段就要对其进行进一步的精确定位。这样就必须知道采集到的数据在表1-2中的 具体位置,因此要对数据表进行搜索、查找。线性表的查找(也称枍索),可以有比较常见的顺序查 找、折半查找及分块查找等方法,分析线性表1-2可以得到折半查找的算法是比较高效的。 Eg如果ADC采样的数值为Dade=360,即357<ad<367,那幺温度值就绝对不是一个 整数值了,怎幺来得到具体的温度值呢!可以运用简单可行的线性插值来对付类似的情况 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 插值求得温度值实际就是用直线L拟和温度曲线T,这样的做法虽然难免的有一定的误差,但 是可以控制在允许的范围内的,线性插值原理如图1-2所示 T 工 2 图1-2线性插值原理 已知点(Ⅹ1,￥1)和点(Ⅹ2,Y2)求(Ⅹi,Yi)。 由两点可以得到直线工的方程 点(X1,Y1)和点(X2,Y2)为相邻两温度点,所以x2—×1=1那幺由式(4)可得 这样通过ALC采样来的Dade(￥1)数值带入式(5)可以求得相应的温度值 插值计算出来的数值肯定是小数,那幺需要对数值进行特殊的处理:基于定点计算的思想,把 数据首先规格化,把小薮点定在第六位即计算数值放大64倍参与计算,当然在计算后的温度数据也 应该是真实数值的64倍,所以需要Ⅹ/64得到的数值为实际测量到的温度值。把小数点定的位数越 高表示的精度越高。 这样的插值计算实际上是分段的,用直线段来拟和温度曲线,因此在处理的过程中分段越细致 拟和的曲线就越接近实际温度曲线 SUNPLUS 用热敏电阻做朵用温度 软件说明 软件说明 应用例程序部分主要针对NTC热敏电阻测量温度的应用,其中最主要的是使用ADC模块对信号 的采集和处理,从而得到温度数值。 档案构成 文件名称 功能 类型 Main. C 完成初始化 NTO ADC采集、查表、插值 L AN SPMO750101且AP引用和相关参数定义 子程序说明 原形 void Spmc75 ADC Init(void) 描述 初始化ΔDC,选择信道0用于采集温度 输入参数 无 输出参数 无 头文件 AN SPMC 75 0101.H 库文件 无 注意事项 默认AD~信道0 例子 Spmc75 ADC Init()i 原形 Int16 Temperature Measure(void 描述 ADC转换、査温度表、插值计算 输入参数 无 输出参数 0×7FFE:超出量程,温度小于-55℃ 0xFFF:超出量程,温度大」125℃ else:实际测量温度的64倍(规格化的定点小数) 头文件 AN SPMC 75 0101.H 库文件 无 【实例截图】
【核心代码】
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