前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的熱敏電阻多路溫度采集系統設計，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：提出一種應用STM32微控制器及負溫度系數熱敏電阻，進行多路溫度采集系統的設計?；跍囟炔杉到y，分析硬件電路設計、ADC及DMA軟件配置。在軟件設計上，重點闡述采用中值平均濾波算法以提高采樣精度，以及利用線性插值方法和二分查找算法計算溫度值。
關鍵詞：集成電路應用；溫度測量；線性插值
0引言
溫度在許多領域應用廣泛。熱敏電阻因其體積小、反應靈敏和低成本的特點而被大量應用于溫度測量中，另外，溫度的分布是多點的，所以對熱敏電阻多路溫度采集系統進行研究與設計具有實用價值。
1溫度采集系統
本設計應用熱敏電阻進行感知外部溫度物理量變化，將檢測到的多路原始溫度信號經檢測電路處理后轉換為對應電壓值，多路轉換電壓值被STM32內部ADC分別進行模數轉換，然后經過DMA模塊緩存，最后由軟件對緩存的ADC數據進行濾波去除干擾，并利用線性插值及二分查找方法根據電壓值與溫度對應關系，計算出當前環境的溫度。
2硬件設計
2.1主控芯片STM32F103RCT6
本設計使用的主控芯片為STM32F103RCT6，是一款32位微控制器，最大系統時鐘速度為72MHz，片內集成Flash容量256kB，RAM容量48kB，具有3個12bitADC模塊，MCU集成的豐富片上外設資源，使本溫度采集系統的設計得以簡化。
2.2溫度采集電路設計
本設計使用負溫度系數熱敏電阻（NTC）對溫度進行檢測，它是以過渡金屬氧化物為主要材料采用電子陶瓷工藝制作而成的溫感器件，具有電阻值隨溫度升高而降低的特性。NTC熱敏電阻具有價格低、尺寸小，測溫靈敏等特點，使其在生產生活中得到大量應用[1]。雙路溫度采集電路如圖1所示，如需更多路溫度檢測只需將此電路進行拓展即可。僅對其中一路溫度采集電路分析如下。使用阻值3kΩ的精密電阻對NTC分壓，分壓后的NTC兩端電壓經LMC6482雙路運算放大器跟隨，并由電容C1、C2濾波后，送入單片機ADC模塊進行數據采集，此種電路具有抑制干擾顯著和實用性強的特點。
3軟件設計
溫度采集軟件設計首先由STM32ADC模塊采集數據，經濾波算法對采集數據進行濾波，最后應用二分查找法及線性插值思想計算出ADC采樣值對應的溫度，其設計流程圖如下圖2所示。
3.1ADC工作模式軟件配置
為進行多路溫度采集，本設計對ADC配置為外部定時器觸發與循環掃描模式，并結合使用DMA模塊進行采集數據緩存。
3.2ADC采樣數據軟件濾波
為有效抑制噪聲，消除偶然出現的脈沖干擾，提高采樣精度，對ADC采樣值實行中值平均濾波算法[4]。中值平均濾波算法是指連續采樣n個數據，去掉一個最大值和一個最小值，然后對剩余的n-2個數據進行計算平均數，其中n值一般選取為3～14。為提高采樣數據精度，本文對中值平均濾波算法進行延伸，n值取為80，即連續進行80次采樣，去掉從小到大排序后數據中的最大最小值各10個，對剩余的60個數據求平均數。在本設計中，是對6路溫度進行采集，具體軟件濾波方法如下。（1）由ADC模塊采集6路溫度數據，并緩存入DMA模塊中。（2）DMA模塊緩存滿480個數據后，發生中斷。（3）在DMA中斷發生后，分別對6路采集數據進行中值平均濾波。
3.3溫度值軟件計算
根據式（2）可知，采集到的ADC數值可反映溫度的變化。由NTC廠商給出的R-T（電阻-溫度）關系表及式（3），可建立起ADC采樣值與溫度的對應關系數值表。選用B值為3950K、阻值為10kΩ（25℃）的NTC。對外部溫度所采集的ADC數值，如果采集的數值為整溫度所對應的ADC值，可根據二分查找算法進行檢索采集的ADC值與溫度對應關系表，計算出當前溫度[5]。但如果采集的數值不為整溫度所對應的ADC值，就需要進一步定位溫度值，利用線性插值的思想可以解決這一問題[6]。線性插值原理如下圖3所示。圖中x軸代表溫度，y軸代表對應采集到的ADC值，線性插值求實際溫度即是用直線F近似代替曲線T，并且x2與x1兩點之差越小，直線F越接近曲線T，所求得溫度也越接近真實值。比如已知（x1,y1）和（x2,y2）為相鄰兩點坐標（x2－x1＝1），在獲得yi點ADC值情況下，求所對應的溫度值xi，由兩點坐標可得直線F方程為式（4）。
4結語
本文選用高性價比的熱敏電阻傳感器設計的溫度采集系統，測溫電路簡單可靠，軟件濾波算法可有效抑制外部干擾，溫度查找及線性插值算法的運用可準確計算溫度值，具有測溫精度高、抗干擾、容易擴展和低成本的優點。
參考文獻
[1]肖學華.NTC熱敏電阻溫度傳感器——高精度負溫度系數[J].世界電子元器件,1997(12):53-55.
[2]華成英,童詩白.模擬電子技術基礎(第4版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]STM32F103xC芯片數據手冊[M].意法半導體公司,2015.
[4]文常保,高麗紅,方吉善,巨永鋒,李演明.基于改進型限幅平均濾波法的高精度稱重系統研究[J].傳感技術學報,2014,27(05):649-653.
[5]羅南超,蹇旭,崔麗.一種改進的新二分查找算法的研究與實現[J].計算機時代,2009(07):56-57.
[6]嚴仍友,汪仁煌.最佳非等距線性插值算法在熱敏電阻測溫中的應用[J].自動化儀表,2005(06):35-37.
作者:陳金龍 單位:南京先進激光技術研究院