【经验】如何通过超低成本MCU APM32F003F6P6和热敏电阻实现温度测量

极海APM32F003系列MCU在满足高性能与稳定性的同时，也具有小体积、小封装，低成本等优势，助力客户以更经济的成本获取更加复杂、创新的产品功能。由于其主要针对一些对成本比较敏感的应用，外设资源以常用为主，所以APM32F003系列MCU并没有集成内置的温度传感器的功能。在众多应用领域中，有时候也会遇到一些应用场景需要MCU的资源并不多，封装尽可能小，但是需要检测MCU工作环境的温度。这样的应用如果选择一颗集成温度传感器的MCU，势必会增加应用成本，并且造成资源浪费。此时，如果一颗低成本、高性能的MCU，再加一个热敏电阻测温，能同时满足低成本和测温的需求，这不妨是最佳的选择。

下面就给大家介绍一下使用APM32F003F6P6和一个热敏电阻实现测温的应用。

NTC介绍

NTC是负温度系数的简写，全称是Negative temperature coefficient，是一种随温度上升时，电阻值呈指数关系减小的热敏电阻，常用作温度传感器。这里有一个式子表示负温度系数的电阻值：RT=R0*exp(B (1/T-1/T0))

RT为周围温度为T (K) 时的电阻值，R0是周围温度为T0 (K) 时的电阻值，注意这里的温度是开尔文温度。B为常数，它也是材料常数，一般在25摄氏度下测得。

温度测量电路

如下图所示，温度测量常用电阻串联分压，ADC采样的方式进行。本例中APM32F6P6的供电电压VCC为5V，为了提高测温精度，串联电阻采用了15KΩ和4.3KΩ。

温度转换

通过ADC得到采样值后，如果转换得到温度呢?这里有两种计算方法，一种是公式法，一种是查表法，下面将一一介绍。

公式法

首先第一步是找到自己的热敏电阻的数据手册，查找B值和25℃的电阻值，本例中使用的热敏电阻型号是SDNT2012X473F4150FTF，25℃的阻值47KΩ，B值为4150，其温度-阻值特性曲线如下图所示。

然后我们在程序中定义好这些参数：

float ntc_series_resistance = 15000.0; //NTC的串联电阻

float ntc_b_value = 4150.0; //B值

float ntc_r25 = 47000.0; //25℃时的电阻

float kelvins_zero = 273.15; //绝对零度

uint16_t system_power_voltage = 5000; //系统参考电压是5V

float T25 = 298.15; //25 = kelvins_zero + 25

这里的计算逻辑就是先通过ADC采样得到NTC和4.3KΩ的电压推算出串联电阻15KΩ的分压，然后再计算出线路电流，再计通过欧姆定律从计算出热敏电阻和4.3KΩ之和的阻值，减去4.3KΩ后得到热敏电阻的阻值，最后通过公式计算出温度。务必注意，这些计算，需要引入math.h。

uint16_t adc_value;

uint32_t ntc_voltage;

float ntc_current;

float ntc_resistance;

float temperature;

adc_value = Get_Adc(); //获取ADC采样值

ntc_voltage = adc_value * 5000 / 4095; //采样值转换为电压(mV)

ntc_current = ((system_power_voltage- ntc_voltage) / ntc_series_resistance); //计算NTC的电流(mA)

ntc_resistance = (ntc_voltage / ntc_current) - 4300; //计算NTC电阻值(Ω)

temperature = (ntc_b_value * T25) / (T25 * (log(ntc_resistance) - log(ntc_r25)) + ntc_b_value);

temperature -= kelvins_zero; //计算最终温度

return temperature;

查表法

一般而言，厂家会提供NTC电阻的温度与电阻表，如下图所示，基于这个表，我们只需要计算出当前热敏电阻的阻值Rt，然后查照此表，得到最接近的温度值即可。

程序中我们使用二分法查表，程序实现如下：

/*!

* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] Find_Table 二分查找算法->查温度表

*

* @param 表地址、表长度、要查找的数据

*

* @retval 数据在表中的位置

*

* [url=home.php?mod=space&uid=536309]@NOTE[/url] 查找数据在表中对应的位置 表中数据从大到小

*/

uint8_t Find_Table(float *table, uint8_t table_len, float data)

{

uint8_t st, ed, m;

uint8_t i = 0;

st = 0;

ed = table_len - 1;

if (data >= table[st]) return st;

else if (data <= table[ed]) return ed;

while (st < ed) {

m = (st + ed) / 2;

if (data == table[m] ) break;

if (data < table[m] && data > table[m+1]) {

if ((table[m] - data) > (data - table[m+1])) {

m = m + 1;

}

break;

}

if (data > table[m]) {

ed = m;

} else {

st = m;

}

if (i++ > table_len) break;

}

if (st > ed ) return 0;

return m;

}

首先我们需要通过ADC采样值计算后得到热敏电阻值，然后通过二分法查表函数找到当前热敏电阻值在表中的位置，从而得到对应的温度值，程序实现如下：

int8_t Get_Temperature_Value(void)

{

uint16_t any_value;

uint16_t ntc_voltage;

float ntc_res;

int8_t temp;

any_value = Get_Adc(); //获取ADC采样值

ntc_voltage = any_value * 5000 / 4095; //采样值转换为电压(mV)

ntc_res = ((ntc_voltage * 15000) / (5000 - ntc_voltage)) - 4300; //计算NTC电阻值(Ω)

ntc_res = ntc_res / 1000;//计算NTC电阻值(KΩ)

any_value = Find_Table(table_res, 152, ntc_res); //二分法查表

//通过热敏电阻在表中的位置得到对应的温度值

if (any_value < 151) {

temp = any_value - 30;

} else {

temp = 125;

}

return temp;

}

以上就是通过超低成本MCU APM32F003F6P6和热敏电阻实现温度测量的例程分享。