STM32 Cubemx 使用AD转换获取温度值

获取传感器的值通常都需要模电数电的知识，放大信号数模转换等等处理。
这篇文章主要讲AD转换并应用使用热敏电阻通过查表法和计算法获取温度值

应用演示链接

AD基本原理

ADC 全称：Analog to Digital Concerter，称为模/数转换器或者模拟/数字转换器。是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。
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常用的ADC有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ -Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
我们使用的是逐次逼近性。
逐次逼近型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低。

逐次逼近型模拟数字转换器
A/D转换器的主要技术指标
A/D完成一次转换所需要的时间。转换时间的倒数为转换速率。
分辨率:
衡量A/D转换器能够分辨出输入模拟量最小变化程度的技术指标。用输出的二进制位数或BCD码位数表示。
量化误差:
量化过程引起的误差称为量化误差。是由于有限位数字量对模拟量进行量化而引起的误差。

AD转换
ADC时钟： ADC_CLK由 PCLK2经过分频产生，最大是 14M，（分频具体见stm32时钟RCC部分）。一般我们设置 PCLK2=HCLK=72M
采样时间：采样周期最小是 1.5 个（ADC_CLK 周期，1/ADC_CLK），即如果我们要达到最快的采样，那么应该设置采样周期为 1.5 个周期。

一般设置 PCLK2=72M，经过 ADC 预分频器（6分频）能分频到最大的时钟只能是 12M，采样周期设置为 1.5 个周期，算出最短的转换时间为 1.17us，这个是最常用的。
数据储存的对齐方式：数据可以左对齐和右对齐，一般使用右对齐。

ADC转换方式选择：查询、中断和DMA

应用温度检测

P1接热敏电阻（NTC），型号MF52A103G3380。阻值10K，2％精度；B值3380K。

（1）单片机程序采集：
Vx = (ADC1_Value * 3.3) / 4096;
（2）计算Rt实际电阻值：
Rt =(R21* Vx) / (3.3-Vx); //由电路，推出电阻与电压关系
将(1)式代入得Rt=（R21* ADC1_Value）/ (4096-ADC1_Value)
即使Rt=（10000* ADC1_Value）/ (4096-ADC1_Value)
（3）数据处理
查表方式
根据Rt=R0exp{B（1/T-1/T0)}，可以设计t与Rt之间表格
根据（2）的结果，查表得到温度t。
直接计算，利用"math.h“
温度T与电阻Rt的关系
T=1/（ln（Rt/R0）/B+1/T0）
对应的摄氏温度t=T-273.15=1/（ln（Rt/R0）/B+1/T0）-273.15
enter description here

CubeMx配置

配置时钟 ADC时钟6分频后12M
配置ADC 数据左对齐使能连续转换模式

程序设计

使用计算法：
需要导入 math.h
#include “math.h”
进行转换并计算的代码

uint16_t ADC1temp1(void)
{	uint16_t ADC1_Value;
  	 float  t，Rt;	
	 HAL_ADC_Start(&hadc1);
   	HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);
 	if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
  	 {
	   ADC1_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
   	 Rt=（float）((10000*ADC1_Value)/ (4096-ADC1_Value)); 
	 t=1/(log((Rt/10000))/3380+1/(273.15+25))-273.15;  / /t=1/(ln(Rt/R0)/B+1/T0)-273.15  
	return 10*t;//扩大10倍，含1位小数
 	 }
 }

调用这个函数获取到的返回值就是温度的十倍可以直接放到数码管显示的函数中。
用数码管进行显示温度值。

使用查表法：
根据阻值计算温度计算起来费时间，增加功耗。查表法是将阻值和温度根据该温度传感器对应起来，计算出来阻值根据二分查找法找到对应的温度，并使用线性计算就可以获取温度值。

写出温度和阻值所对应的的数组

float array_Temp[] = {
-40,-30,-20,-10,-5,-3,-1,0,
2,4,6,8,10,13,15,18,
20,22,24,25,26,27,28,29,
30,31,32,33,34,35,36,37,38,
39,40,42,45,48,52,60,65,
70,75,80,85,90,95,100,105,

};
float array_Resis[] = {
201,116,70.03,43.35,34.48,31.52,28.85,27.62,
25.32,23.23,21.34,19.63,18.07,15.98,14.47,13.09,
12.11,11.21,10.39,10.00,9.631,9.277,8.938,8.613,
8.302,8.004,7.718,7.444,7.180,6.928,6.683,6.654,6.230,
6.016,5.810,5.423,4.897,4.429,3.883,3.001,2.582,
2.223,1.921,1.667,1.451,1.268,1.112,0.977,0,8262,

};

使用二分法查找以及线性计算法

float search_temp(float rsis)
{
int start=0,end=sizeof(array_Temp);
	int j;
while(1)
{
j = (end + start)/2;
if (rsis > array_Resis[j])
{
	
	end = j-1;
}
else if (rsis == array_Resis[j])
	break;
else 
	start = j+1;
if (end - start <0)
	break;
}
	
 if (start-end ==1)
{	
	float R = (array_Temp[start]-array_Temp[end])/(array_Resis[start]-array_Resis[end])*(rsis-array_Resis[end])+array_Temp[end];
	//DisplayDigtal(end);
	return R;
}else 
	return array_Temp[j];
}

上面这个函数需要传入阻值
阻值的计算是在ADC计算法那里，最后一步换成调用这个函数。

代码链接