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基于STM32战舰开发板的内部温度传感器实验

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STMCU 发布时间：2020-9-23 14:39
内部温度传感器简介测量的温度位置

内部温度传感器集成在芯片中，测量的是芯片的温度。


如何测量对应位置的温度？

1_meitu_3.jpg


温度传感器与ADC1_CH16相连，另外ADC1_CH17是与内部参照电压VREF+相连，因此我们可以通过ADC1的第16路通道测量芯片温度实时对应的电压转换得来的数字量，也可以通过ADC1的第17路通道测量内部参照电压对应的数字量。


2_meitu_4.jpg


我们知道STM32的ADC转换DATA是12Bits的，因此输入电压(小于3.3V大于0V)ADC转换为数字量的值为“大于0小于4096”。


3_meitu_5.jpg


我们由“T-V关系图”，“V的数字量”和“ADC量程”，可以得知“此时的温度”。



内部传感器配置注意事项

① 读取内部温度传感器数据的周期应大于17.1us；

② 内部温度传感器的温度测量误差约为1.5℃，因此内部温度传感器更适合于检测温度的变化，而不是测量绝对的温度。如果需要测量精确的温 度，应该使用一个外置的温度传感器。



内部温度传感器配置流程

所属函数位置

执行步骤

ADCx的初始化函数

使能相应总线上(APB1或者APB2)ADCx与GPIOx的外设时钟

配置GPIOx口中ADCx对应的引脚为模拟输入模式(ADC外设对应的GPIO模式)

将ADCx复位为缺省值(就是将ADCx的所有设过的属性全部重设为默认值)

设置ADCx时钟分频

将ADCx的校准寄存器恢复为默认值(此时应用对应的标志位来判断此步过程是否完成，如果完成再执行下一步)

将ADCx的校准寄存器初始化，开始校准(此时应用对应的标志位来判断此步过程是否完成，如果完成再执行下一步)

使能ADC1_CH16对应的内部温度传感器

使能ADCx外设

ADCx_CHy通道数值读取函数

配置ADCx_CHy(ADCx对应的y通道)的转换序号与转换周期

启动ADCx_CHy继续转换(此时应用对应标志位判断ADCx外设所有通道是否转换完成)

读取ADCx_CHy通道的数字量的值

ADCx_CHy通道读取的数据的后期处理函数

对n次读取的数据进行取平均值处理

温度与电压数字量之间的转换函数

用温度与电压数字量之间的对应关系进行转换


内部温度传感器实验代码解析ADC初始化代码


  2. void ADC_InitConfig()  
  3. {  
  4.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;  
  5.       
  6.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);  
  7.       
  8.     ADC_DeInit(ADC1);  
  9.     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);  
  10.       
  11.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  
  12.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Left;  
  13.     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  
  14.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  
  15.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; // 定义规则通道的长度  
  16.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  
  17.     ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);  
  18.       
  19.     ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE); // 使能内部温度传感器  
  20.       
  21.     ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); // 使能ADC1  
  22.       
  23.     ADC_ResetCalibration(ADC1); // 开始ADC1的校准寄存器复位  
  24.     while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));  
  25.       
  26.     ADC_StartCalibration(ADC1); // 开始ADC1的自动校准功能  
  27.     while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));  
  28.       
  29.     delay_init();  
  30. }  
复制代码

我们应该注意到：ADC1_CH16连接着内部温度传感器，不用初始化具体的GPIO口引脚，只需要将寄存器的相应位使能即可：

4_meitu_6.jpg



我们有些同学在用如下“等待”代码的时候有些疑问：



  2. ADC_ResetCalibration(ADC1); // 开始ADC1的校准寄存器复位  
  3. while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));  
  4.   
  5. ADC_StartCalibration(ADC1); // 开始ADC1的自动校准功能  
  6. while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
复制代码

我们用while循环为ADC外设提供执行任务所需的等待时间，但是我们一对比如下while代码，就有点懵了：



  2. ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);     //使能指定的ADC1的软件转换启动功能  
  3.   
  4. while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束
复制代码



在while循环中，应该“取非”？这个是个让人不解的问题。

我们此时应该看寄存器，看寄存器中位与状态的对应关系：

ADC1复位校准功能与ADC1执行校准功能分别对应“ADC控制寄存器 2(ADC_CR2)”对应的如下两个位：


5_meitu_7.jpg



我们看到上图，可以得到如下结论：


功能

状态

位标志

检验ADC校准功能复位状态(完成/进行中)

复位执行中

1(SET)

复位完成(复位指令执行完毕)

0(RESET)

检验执行ADC校准功能的状态(完成/进行中)

正在开始执行ADC校准功能

1(SET)

ADC校准功能执行完毕

0(RESET)


此外，ADC_SR状态寄存器中的标志位EOC位代表着“ADC转换工作是否结束”：

6_meitu_8.jpg

功能

状态

位标志

查看ADC转换是否结束

ADC转换结束

1(SET)

ADC转换完成

0(RESET)


DC转换函数


  2. u16 ADC_GetValue()  
  3. {     
  4.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  //ADC1,ADC通道3,第一个转换,采样时间为239.5周期                     
  5.    
  6.     ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);     //使能指定的ADC1的软件转换启动功能  
  7.       
  8.     while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束  
  9.       
  10.     return ADC_GetConversionValue(ADC1);    //返回最近一次ADC1规则组的转换结果  
  11. }
复制代码


注意：我们一定要在读取ADC通道转换值得函数中去执行：


  1. ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);     //使能指定的ADC1的软件转换启动功能  
  2.       
  3. while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束
复制代码


我们初始化时只想初始化ADCx设备的属性，而函数“ADC_SoftwareStartConvCmd”得功能是根据ADCx各个引脚的属性启动ADCx外设进行转换操作。显然，初始化时不应进行获取转换值得操作。



多次读取取平均函数


  2. //获取通道ch的转换值  
  3. //取times次,然后平均  
  4. u16 T_Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)  
  5. {  
  6.     u32 temp_val=0;  
  7.     u8 t;  
  8.     for(t=0;t<times;t++)  
  9.     {  
  10.         temp_val+=T_Get_Adc(ch);  
  11.         delay_ms(5);  
  12.     }  
  13.     return temp_val/times;  
  14. }
复制代码


ADC转换的数字量转换为所需温度的函数



  2. //得到温度值  
  3. //返回值:温度值(扩大了100倍,单位:℃.)  
  4. short Get_Temprate(void)    //获取内部温度传感器温度值  
  5. {  
  6.     u32 adcx;  
  7.     short result;  
  8.     double temperate;  
  9.     adcx=T_Get_Adc_Average(ADC_Channel_16,20);  //读取通道16,20次取平均  
  10.     temperate=(float)adcx*(3.3/4096);       //电压值   
  11.     temperate=(1.43-temperate)/0.0043+25;   //转换为温度值      
  12.     result=temperate*=100;                  //扩大100倍.  
  13.     return result;  
  14. }
复制代码



总体代码示例TempSensor.c


  2. #include "TempSensor.h"  
  3. #include "stm32f10x.h"  
  4. #include "delay.h"  
  5.   
  6. void ADC_InitConfig()  
  7. {  
  8.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;  
  9.       
  10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);  
  11.       
  12.     ADC_DeInit(ADC1);  
  13.     RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);  
  14.       
  15.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  
  16.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Left;  
  17.     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  
  18.     ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  
  19.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; // 定义规则通道的长度  
  20.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  
  21.     ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);  
  22.       
  23.     ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE); // 使能内部温度传感器  
  24.       
  25.     ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); // 使能ADC1  
  26.       
  27.     ADC_ResetCalibration(ADC1); // 开始ADC1的校准寄存器复位  
  28.     while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));  
  29.       
  30.     ADC_StartCalibration(ADC1); // 开始ADC1的自动校准功能  
  31.     while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));  
  32.       
  33.     delay_init();  
  34. }  
  35.   
  36. u16 ADC_GetValue()  
  37. {     
  38.     ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );  //ADC1,ADC通道3,第一个转换,采样时间为239.5周期                     
  39.    
  40.     ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);     //使能指定的ADC1的软件转换启动功能  
  41.       
  42.     while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束  
  43.       
  44.     return ADC_GetConversionValue(ADC1);    //返回最近一次ADC1规则组的转换结果  
  45. }  
  46.   
  47. u16 ADC_GetAverageValue()  
  48. {  
  49.     u8 i = 0;  
  50.     u16 temp = 0;  
  51.       
  52.     for(;i<5;i++)  
  53.     {  
  54.         temp += ADC_GetValue();  
  55.         delay_ms(5);  
  56.     }  
  57.     return temp/5;  
  58. }  
  59.   
  60. u16 DigitalValueConversion()  
  61. {  
  62.     float temp = ADC_GetAverageValue();  
  63.     return ((1.43-3.3*(temp/4096))/0.043+25)*100;  
  64. }
复制代码


TempSensor.h


  2. #ifndef _TEMPSENSOR_H  
  3. #define _TEMPSENSOR_H  
  4.   
  5. #include "sys.h"  
  6.   
  7. void ADC_InitConfig();  
  8. u16 ADC_GetValue();  
  9. u16 ADC_GetAverageValue();  
  10. u16 DigitalValueConversion();  
  11.   
  12. #endif
复制代码


Main.c

  1. #include "TempSensor.h"  
  2. #include "stm32f10x.h"  
  3. #include "usart.h"  
  4. #include "delay.h"  
  5. #include "lcd.h"  
  6.   
  7. int main()  
  8. {  
  9.     u16 temp = 0;  
  10.       
  11.     ADC_InitConfig();  
  12.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  
  13.     uart_init(115200);  
  14.     delay_init();  
  15.     LCD_Init();  
  16.     LCD_Clear(BLUE);  
  17.       
  18.     temp = DigitalValueConversion();  
  19.       
  20.     POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色   
  21.     LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"WarShip STM32");      
  22.     LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"Temperature TEST");   
  23.     LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");  
  24.     LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2015/1/14");  
  25.     LCD_ShowString(30,140,200,16,16,"TEMPERATE: 00.00C");  
  26.       
  27.     while(1)  
  28.     {  
  29.         temp = DigitalValueConversion();  
  30.         LCD_ShowNum(30+11*8,140,temp/100,2,16);  
  31.         LCD_ShowNum(30+14*8,140,temp%100,2,16);  
  32.         delay_ms(150);  
  33.     }  
  34. }
复制代码


程序运行结果



7.gif
2_meitu_4.jpg
4_meitu_6.jpg
44.png
赞 收藏 评论1 发布时间：2020-9-23 14:39

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1个回答
乐天乐 回答时间：2020-9-23 18:58:04
温度检测非常重要
赞 评论

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STM32团队

STM32团队

意法半导体微控制器和微处理器拥有广泛的产品线，包含低成本的8位单片机和基于ARM® Cortex®-M0、M0+、M3、M4、M33、M7及A7内核并具备丰富外设选择的32位微控制器及微处理器

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