基于NTC熱敏電阻和nRF24L01的無線溫度計設計

ID:362076 · 發表于 2019-2-25 10:23

本作品部分靈感和啟發來自以下貼子，在此表示感謝：

http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-57255-1.html

本作品使用NTC熱敏電阻和nRF24L01實現無線測溫功能。使用前請仔細閱讀說明文字。

【測量部分】
平臺：STC15W408AS，頻率：22.1184MHz

測量部分使用NTC-MF52-103/3435熱敏電阻進行溫度采集，通過讀取單片機內部BandGap電壓得到準確的電源電壓和外部電壓，進而使用查表方法得到對應的最靠近的溫度值，處理并顯示。無線部分采用2.4G載波的nRF24L01模塊進行數據傳輸。

誤差分析：
設此采集過程中，影響采集精度的唯一因素為ADC對電壓的分辨率，若排除高精度分壓電阻的誤差，則在5V穩定電壓供電條件下，可得到能識別的NTC電阻變化跨度為97.7517106549（十倍歐姆），由于NTC電阻阻值是隨溫度非線性變化的，則固定分辨率下，不同溫度值附近精度不同，本次設計使用的單片機具有10位ADC，最小分辨率為4.8828mV，計算得到20℃定點溫度下的理論跨度誤差約為1.521190476%。

【接收顯示部分】

平臺：STM8S103F2P6，HSI：16MHz，CPUDIV：8
顯示使用雙數碼管顯示，分別使用一個595進行段選控制（別問我為什么用兩個595，設計的時候沒想太多...），位選使用一個138譯碼器解決。
可以顯示正負溫度，自動消零。

程序部分說明：
1.發送和接收部分的nRF24L01驅動函數均進行了精簡，發送部分僅有發送相關函數，接收部分只有接收部分的函數，移植需要注意。

2.無線報文數據格式見數據采集的程序，一共有14個字節，都是數字的形式，接收到之后直接判斷送顯即可。

【實物圖片】
數據采集部分

接收部分的實際效果1

接收部分的實際效果2

接收部分數碼管段選電路連接

數據采集部分重點電路

接收顯示部分單片機引腳定義（典型連接）

【程序概要】
測量部分

#include"STC15.H" //單片機寄存器定義
#include"Binary.H" //提供二進制輸入
#include<intrins.h> //提供_nop_函數
#include<math.h> //提供fabs浮點數絕對值轉換函數
#include"NTC3435.c" //提供NTC查詢表
#include"nRF24L01.C"//提供nRF24L01驅動
//初始化變量
unsigned int code Voltage_BandGap_ROM _at_ 0x1ff7; //8K程序空間的MCU
//unsigned int code Voltage_BandGap_ROM _at_ 0xe7f7;//58K程序空間的MCU
//運行變量
unsigned int ADC_DATA; //讀取到的ADC轉換值
unsigned int ADC_BandGap; //讀取的BandGap轉換值
float VCC_Voltage; //計算得到的VCC電壓值，單位mV
float NTC_Voltage; //計算得到的NTC分壓電壓值，單位mV
float NTC_Temperature; //查表計算得到的NTC對應溫度值，單位℃
unsigned long NTC_R_Comp=0; //待對比的電阻值，單位十倍歐姆
//運行計數
unsigned int T0_Cnt=0; //定時器0周期計數
//運行標志位
bit En_ADC_Value=0; //ADC轉換值標志 0：無效 1：有效
bit Do_VCC_Voltage_Flash=0; //電源電壓值刷新動作標志位 1：執行一次更新
/************************************************************
名稱：基于NTC熱敏電阻和nRF24L01的無線溫度計（測量部分）
平臺：STC15W408AS，頻率：22.1184MHz
測試：IAP15W4K58S4，頻率：22.1184MHz
簡介：測量部分使用NTC-MF52-103/3435熱敏電阻進行溫度采集，
通過讀取單片機內部BandGap電壓得到準確的電源電壓和外部電壓，
使用查表方法得到對應的最靠近的溫度值，處理并顯示。
無線部分采用2.4G載波的nRF24L01模塊進行數據傳輸。
精度說明：設此采集過程中，影響采集精度的唯一因素為ADC對電壓的分辨率，
若排除高精度分壓電阻的誤差，則在5V穩定電壓供電條件下，可得到
能識別的NTC電阻變化跨度為97.7517106549（十倍歐姆），由于NTC電阻
阻值是隨溫度非線性變化的，則固定分辨率下，不同溫度值附近精度不同，
本次設計使用的單片機具有10位ADC，最小分辨率為4.8828mV，
計算得到20℃定點溫度下的理論跨度誤差約為1.521190476%。
注意：程序下載時請選中：在程序區的結束處添加重要測試參數
程序編寫：凌凈清河
硬件制作：凌凈欣羽
文稿排版：凌凈欣羽
日期：2019年2月18日
聲明：相關程序參考宏晶科技例程
所屬：新礦城學習基地#2019
************************************************************/
void delay(unsigned long i) //延時函數，調用此函數進行一段時間的非精準延時
{
while(i--);
}
void VCC_Voltage_Read() //調用此函數更新電源電壓值，存儲在VCC_Voltage變量中，該函數改變ADC的設置
{
P1ASF=B00000000; //不設置P1ASF，以便上電讀取BandGap電壓的ADC轉換值
ADC_CONTR=B10000000; //開啟ADC電源，設置轉換速度540時鐘周期，清空轉換標志位，停止轉換，模擬通道選擇P1^0
ADC_RES=0; //清除結果寄存器
ADC_RESL=0; //清除結果寄存器
CLK_DIV&=B11011111; //ADC_RES[7:0]存放高8位ADC結果，ADC_RES[1:0]存放低2位ADC結果
//PADC=1; //設置A/D轉換中斷優先級為最高
ADC_CONTR|=0x08; //開始轉換
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_(); //按照例程延時4個周期
while(!En_ADC_Value); //等待轉換結束
En_ADC_Value=0; //清除標志位
ADC_BandGap=ADC_DATA; //保存BandGap的ADC轉換值
VCC_Voltage=Voltage_BandGap_ROM*1023.0/(float)ADC_BandGap;//電源電壓值計算
}
void NTC_Voltage_Read() //調用此函數更新NTC電壓值，存儲在NTC_Voltage變量中，該函數改變ADC的設置
{
P1ASF=B00100000; //NTC接在P15
ADC_CONTR=B11100101; //開啟ADC電源，設置轉換速度90時鐘周期，清空轉換標志位，停止轉換，模擬通道選擇P1^5
ADC_RES=0; //清除結果寄存器
ADC_RESL=0; //清除結果寄存器
CLK_DIV&=B11011111; //ADC_RES[7:0]存放高8位ADC結果，ADC_RES[1:0]存放低2位ADC結果
//PADC=1; //設置A/D轉換中斷優先級為最高
ADC_CONTR|=0x08; //開始轉換
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_(); //按照例程延時4個周期
while(!En_ADC_Value); //等待轉換結束
En_ADC_Value=0; //清除標志位
NTC_Voltage=Voltage_BandGap_ROM*(float)ADC_DATA/(float)ADC_BandGap;//NTC分壓電壓計算
}
void Timer0Init(void) //2毫秒@22.1184MHz
{
AUXR |= 0x80; //定時器時鐘1T模式
TMOD &= 0xF0; //設置定時器模式
TL0 = 0x33; //設置定時初值
TH0 = 0x53; //設置定時初值
TF0 = 0; //清除TF0標志
TR0 = 1; //定時器0開始計時
}
void sys_init() //系統初始化函數
{
P0M1=0x00;P0M0=0x00;
P1M1=0x00;P1M0=0x00;
P2M1=0x00;P2M0=0x00;
P3M1=0x00;P3M0=0x00;
P4M1=0x00;P4M0=0x00;
P5M0=0x00;P5M1=0x00;
Timer0Init(); //定時器0初始化
nRF24L01_IO_init(); //nRF24L01通信線電平初始化
nRF24L01_SetMode_Tx(); //nRF24L01發送模式初始化
EA=1; //開總中斷
ET0=1; //開定時器0中斷
EADC=1; //開ADC轉換中斷
VCC_Voltage_Read(); //讀取電源電壓
}
void main() //主函數
{
sys_init(); //系統初始化
while(1) //主函數大循環
{
NTC_Voltage_Read(); //讀取NTC的分壓值（P15上的模擬電壓）
NTC_R_Comp=100000*NTC_Voltage/(VCC_Voltage-NTC_Voltage);//計算待對比的NTC阻值，單位十倍歐姆
NTC_Temperature=NTC_103_3435_Compare(NTC_R_Comp);//查表計算NTC對應的溫度值
//無線發送
if(NTC_Temperature>0)
{
Transmit_Buff[0]=1;//數據為正標志
}
else
{
NTC_Temperature=(float)fabs((double)NTC_Temperature); //取溫度絕對值
Transmit_Buff[0]=0;//數據為負標志
}
Transmit_Buff[1]=((unsigned int)NTC_Temperature)/100; //溫度值百位
Transmit_Buff[2]=((unsigned int)(NTC_Temperature)%100)/10; //溫度值十位
Transmit_Buff[3]=((unsigned int)NTC_Temperature)%10; //溫度值個位
Transmit_Buff[4]=((unsigned long)(NTC_Temperature*10000)%10000)/1000; //溫度值小數1位
Transmit_Buff[5]=((unsigned long)(NTC_Temperature*10000)%1000)/100; //溫度值小數2位
Transmit_Buff[6]=((unsigned long)(NTC_Temperature*10000)%100)/10; //溫度值小數3位
Transmit_Buff[7]=((unsigned long)(NTC_Temperature*10000))%10; //溫度值小數4位
Transmit_Buff[8]=((unsigned int)VCC_Voltage)/1000; //電壓值千位
Transmit_Buff[9]=((unsigned int)(VCC_Voltage)%1000)/100; //電壓值百位
Transmit_Buff[10]=((unsigned int)(VCC_Voltage)%100)/10; //電壓值十位
Transmit_Buff[11]=((unsigned int)VCC_Voltage)%10; //電壓值個位
Transmit_Buff[12]=((unsigned long)(VCC_Voltage*100)%100)/10; //電壓值小數1位
Transmit_Buff[13]=(unsigned long)(VCC_Voltage*100)%10; //電壓值小數2位
nRF24L01_SendData(Transmit_Buff); //使用nRF24L01發送溫度數據
if(Do_VCC_Voltage_Flash)
{
Do_VCC_Voltage_Flash=0; //條件動作清零
VCC_Voltage_Read(); //讀取電源電壓
}
delay(100000); //周期循環延時
}
}
void T0() interrupt 1 //定時器0中斷服務函數
{
T0_Cnt++; //周期增加
if(T0_Cnt==1000) //定時2秒
{
T0_Cnt=0; //清空計數器
Do_VCC_Voltage_Flash=1; //條件動作執行
}
}
void ADC() interrupt 5 //AD中斷服務函數
{
ADC_CONTR&=!0x10; //清除ADC中斷標志，例程
ADC_DATA=(ADC_RES<<2)|ADC_RESL; //10位ADC結果拼接
En_ADC_Value=1; //ADC轉換值有效標志
}

復制代碼

接收部分主函數

#include"iostm8s103f2.h"
#include"Init.c" //系統初始化函數
#include"nRF24L01.C"//提供nRF24L01驅動
//運行數組
unsigned char Display[8]={10,10,10,10,10,10,10,10};//用于顯示的每一位數值，對應段選數組中的相應位
unsigned char duan[11]={0xeb,0x09,0xe5,0xad,0x0f,0xae,0xee,0x89,0xef,0xaf,0x04};//數碼管段選數組數字0~9和符號"-"
/*
段碼對應表，僅適用本電路
8 4 2 1 8 4 2 1
7 6 5 4 3 2 1 0
A E D H C G F B
1 1 1 0 1 0 1 1 0
0 0 0 0 1 0 0 1 1
1 1 1 0 0 1 0 1 2
1 0 1 0 1 1 0 1 3
0 0 0 0 1 1 1 1 4
1 0 1 0 1 1 1 0 5
1 1 1 0 1 1 1 0 6
1 0 0 0 1 0 0 1 7
1 1 1 0 1 1 1 1 8
1 0 1 0 1 1 1 1 9
0 0 0 0 0 1 0 0 -
*/
//運行變量
unsigned char pointpositionA=3;//溫度顯示的小數點位置，從0到3
unsigned char pointpositionB=4;//電壓顯示的小數點位置，從4到7
//運行計數
unsigned int TIM4_cnt=0;//TIM4定時器周期計數
/************************************************************
名稱：基于NTC熱敏電阻和nRF24L01的無線溫度計（接收顯示部分）
平臺：STM8S103F2P6，HSI：16MHz，CPUDIV：8
資源：Flash:4K RAM:1K
簡介：測量部分使用NTC-MF52-103/3435熱敏電阻進行溫度采集，
通過讀取單片機內部BandGap電壓得到準確的電源電壓和外部電壓，
使用查表方法得到對應的最靠近的溫度值，處理并顯示。
無線部分采用2.4G載波的nRF24L01模塊進行數據傳輸。
程序編寫：凌凈清河
硬件制作：凌凈欣羽
文稿排版：凌凈欣羽
日期：2019年2月25日
聲明：制作參考龍順宇《深入淺出STM8單片機入門、進階與應用實例》
所屬：新礦城學習基地#2019
編寫中臨時記錄：
本程序欠缺段選數組，數碼管顯示函數
數碼管計劃使用138和雙595級聯的方式驅動2個4位數碼管
一個顯示溫度，一個顯示采集部分的供電電壓
還有配套的數據處理語句待編寫。
************************************************************/
void delay(unsigned char i) //延時函數，調用此函數進行一段時間的非精準延時
{
while(i--);
}
void SPIsendB(unsigned char dat)//給級聯的第一個595寫字節
{
unsigned char a;
unsigned int tmp=0;
tmp=dat<<8;
SN74HC595_SRCLK=0;
SN74HC595_RCLK=0;
for(a=0;a<16;a++)
{
if(tmp&0x8000)
{
SN74HC595_SER=1;
}
else
{
SN74HC595_SER=0;
}
tmp<<=1;
SN74HC595_SRCLK=1;
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
SN74HC595_SRCLK=0;
}
SN74HC595_RCLK=1;
asm("nop");
asm("nop");
SN74HC595_RCLK=0;
}
void SPIsendA(unsigned char dat)//給級聯的第二個595寫字節
{
unsigned char a;
unsigned int tmp=0;
tmp=tmp|dat;
SN74HC595_SRCLK=0;
SN74HC595_RCLK=0;
for(a=0;a<16;a++)
{
if(tmp&0x8000)
{
SN74HC595_SER=1;
}
else
{
SN74HC595_SER=0;
}
tmp<<=1;
SN74HC595_SRCLK=1;
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
SN74HC595_SRCLK=0;
}
SN74HC595_RCLK=1;
asm("nop");
asm("nop");
SN74HC595_RCLK=0;
}
void smgNum(unsigned char num)//位選函數，配合顯示函數使用，選擇138譯碼輸出的位
{
switch(num)
{
case 0:SN74HC138_S3=1;SN74HC138_S2=1;SN74HC138_S1=1;break;
case 1:SN74HC138_S3=1;SN74HC138_S2=1;SN74HC138_S1=0;break;
case 2:SN74HC138_S3=1;SN74HC138_S2=0;SN74HC138_S1=1;break;
case 3:SN74HC138_S3=1;SN74HC138_S2=0;SN74HC138_S1=0;break;
case 4:SN74HC138_S3=0;SN74HC138_S2=1;SN74HC138_S1=1;break;
case 5:SN74HC138_S3=0;SN74HC138_S2=1;SN74HC138_S1=0;break;
case 6:SN74HC138_S3=0;SN74HC138_S2=0;SN74HC138_S1=1;break;
case 7:SN74HC138_S3=0;SN74HC138_S2=0;SN74HC138_S1=0;break;
default:SN74HC138_S3=0;SN74HC138_S2=0;SN74HC138_S1=0;break;
}
}
/*
編者按：
在設計連接時，用于顯示溫度的74HC595的SN74HC595_SER端
接在用于顯示電壓的595 Q7'端，兩個74HC595級聯，
我也不知道當時怎么想的，選擇如此焊接，
但是既然電路這么做出來了，程序只好照著編了。
*/
void smgdisplay()
{
unsigned char i;
for(i=0;i<4;i++)//溫度數據顯示
{
if(pointpositionA==i)
{
SPIsendA((duan[Display[i]])|0x10);
}
else
{
SPIsendA(duan[Display[i]]);
}
smgNum(i);//選擇相應位
delay(100);
SPIsendA(0x00);//消隱
delay(50);
}
for(i=4;i<8;i++)//電壓數據顯示
{
if(pointpositionB==i)
{
SPIsendB((duan[Display[i]])|0x10);
}
else
{
SPIsendB(duan[Display[i]]);
}
smgNum(i);//選擇相應位
delay(100);
SPIsendB(0x00);//消隱
delay(50);
}
}
void sys_init()//系統初始化
{
asm("sim");
CLK_init(); //HSI初始化，更改分頻系數為1
TIM4_init(); //TIM4初始化，定時1ms
asm("rim");
SN74HC595_IO_Define(); //SN74HC595接線定義
SN74HC138_IO_Define(); //SN74HC138接線定義
nRF24L01_IO_Define(); //nRF24L01接線定義
nRF24L01_IO_init(); //nRF24L01通信線初始化
nRF24L01_SetMode_Rx(); //nRF24L01功能初始化：接收模式
}
void main(void)
{
sys_init(); //系統初始化
while(1)
{
if(nRF24L01_ReceiveData()) //如果接收到數據
{
TIM4_cnt=0;
if(Received_Buff[0])//溫度為正
{
if(Received_Buff[1]==0)//如果百位為0
{
if(Received_Buff[2]==0)//如果十位為0
{
Display[0]=Received_Buff[3];
Display[1]=Received_Buff[4];
Display[2]=Received_Buff[5];
Display[3]=Received_Buff[6];
pointpositionA=0;
}
else
{
Display[0]=Received_Buff[2];
Display[1]=Received_Buff[3];
Display[2]=Received_Buff[4];
Display[3]=Received_Buff[5];
pointpositionA=1;
}
}
else
{
Display[0]=Received_Buff[1];
Display[1]=Received_Buff[2];
Display[2]=Received_Buff[3];
Display[3]=Received_Buff[4];
pointpositionA=2;
}
}
else
{
Display[0]=11;//負號
if(Received_Buff[1]==0)//如果百位為0
{
if(Received_Buff[2]==0)//如果十位為0
{
Display[1]=Received_Buff[3];
Display[2]=Received_Buff[4];
Display[3]=Received_Buff[5];
pointpositionA=1;
}
else
{
Display[1]=Received_Buff[2];
Display[2]=Received_Buff[3];
Display[3]=Received_Buff[4];
pointpositionA=2;
}
}
else
{
Display[1]=Received_Buff[1];
Display[2]=Received_Buff[2];
Display[3]=Received_Buff[3];
pointpositionA=3;
}
}
Display[4]=Received_Buff[8];
Display[5]=Received_Buff[9];
Display[6]=Received_Buff[10];
Display[7]=Received_Buff[11];
}
smgdisplay();
}
}
#pragma vector=0x19//定時器4中斷服務函數
__interrupt void TIM4_UPD_OVF_IRQHandler(void)
{
TIM4_cnt++;
TIM4_SR=0;
if(TIM4_cnt==500)
{
unsigned char i;
TIM4_cnt=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
Display[i]=10;
}
}
}

復制代碼

歡迎進群：873434536，雖人數暫時較少，但群內氛圍很好，有任何關于51學習中的問題，來一起討論吧~！

程序源碼：

基于NTC熱敏電阻和nRF24L01的無線溫度計發布版凌凈清河.zip (409.08 KB, 下載次數: 258)

請注意，為了方便黑幣較少的人也能夠下載附件，回復本帖，任何時候我看到，均會給出最高評分作為黑布補貼！

ID:390650 · 發表于 2019-3-12 17:08

好，不錯可以下載下來看看努力學習

ID:488469 · 發表于 2019-3-13 19:05

代碼很不錯，非常值得借鑒

ID:490149 · 發表于 2019-3-13 22:44

感覺好復雜啊

ID:284488 · 發表于 2019-3-14 08:52

不錯啊！下載下來努力學習。樓主照顧黑幣較少的人讓其能夠下載的仁心更曷我們多加學習的典范。

ID:23606 · 發表于 2019-3-14 09:05

感謝分享!!!!!

ID:240034 · 發表于 2019-3-14 13:55

樓主無私，感謝分享

ID:475092 · 發表于 2019-3-14 15:39

非常感謝，下載學習了。

ID:499770 · 發表于 2019-3-29 21:37

謝謝分享！！！

ID:495778 · 發表于 2019-4-2 11:25

好，不錯可以下載下來看看努力學習

ID:399179 · 發表于 2019-4-2 20:03

非常感謝！收藏了

ID:409674 · 發表于 2019-4-2 21:54

非常感謝,NTC接地我還不會,可以參考了,謝謝.

ID:468672 · 發表于 2019-4-3 09:13

果斷收藏

ID:248276 · 發表于 2019-4-3 09:30

果斷收藏

ID:446398 · 發表于 2019-4-30 01:04

一直想搞個無線來試試，萬事開頭難，希望有所幫助···········

ID:115740 · 發表于 2019-6-2 14:00

謝謝分享，最近也想弄一個來玩玩，謝謝啦

ID:305511 · 發表于 2019-6-3 13:28

真的非常感謝分享，值得學習！

ID:563963 · 發表于 2019-6-17 20:36

感謝樓主

ID:565872 · 發表于 2019-6-18 16:22

這個寫得非常好

ID:245031 · 發表于 2019-7-28 17:31

師傅的例程很有參考價值，謝謝。

ID:158886 · 發表于 2020-2-14 11:06

不錯，謝謝分享

ID:249808 · 發表于 2020-2-21 23:29

先收藏著，后面再慢慢研究！

ID:611568 · 發表于 2020-2-22 21:49

思路清晰，非常的棒

ID:429375 · 發表于 2020-3-18 08:28

代碼結構清晰，層次分明，膜拜大牛

ID:429375 · 發表于 2020-3-18 08:29

思路清晰，代碼結構好

ID:377382 · 發表于 2020-4-5 12:07

必須贊一個！

ID:702292 · 發表于 2020-10-21 14:15

如果可以控制自動加熱功能最好

ID:892327 · 發表于 2021-3-15 20:40

這個是把全部代碼都發出來了嗎，還需要下載源碼嗎

ID:892327 · 發表于 2021-3-16 20:29

我看接收部分有兩個電阻，請問還記得這兩個電阻的阻值嗎

ID:892327 · 發表于 2021-3-16 20:31

那個接收部分我看到還有兩個電阻，請問還記得是接在哪的嗎，可以的話阻值是多少呢

ID:857072 · 發表于 2021-4-4 21:38

有用的東西，現在看還有點難。

ID:440637 · 發表于 2021-4-16 10:36

代碼很不錯，非常值得借鑒

ID:381627 · 發表于 2021-5-22 17:29

很不錯的資料，愛了愛了。

ID:40169 · 發表于 2021-8-31 22:07

不錯啊！下載下來努力學習。

ID:712493 · 發表于 2021-9-1 11:26

代碼很不錯層次分明，膜拜大牛

ID:1019604 · 發表于 2022-4-18 23:38

代碼很不錯，非常值得借鑒

ID:13282 · 發表于 2023-3-27 04:42

溫度采樣部分處理的不賴，學習啦！

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基于NTC熱敏電阻和nRF24L01的無線溫度計設計

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