STM32内部温度传感器使用方法详解

news2024/11/18 14:42:41

STM32内部温度传感器使用方法详解

前言

STM32内部集成了一个片上温度传感器，可以用来测量MCU及周围的温度。测量范围：-40~125，精度±1.5℃。虽然精度不高，但在某些应用场景下是够了的，相比于外部接入传感器，使用内部温度传感器既可以节省成本，又可以简化电路。

1 温度传感器简介

1.1 工作原理

STM32内部温度传感器在芯片内部与ADCx_IN16输入通道相连接，此通道把传感器输出的电压转换成数字值，继而换算成温度值。因此，我们只需设置一下内部ADC，并激活其内部通道就可以了。

在这里插入图片描述

温度换算公式如下：
T（℃）= ((V₂₅ - V_sense) / Avg_Slope) + 25
注：
1、V₂₅：V_sense在25度时的数值（典型值为：1.43）。
2、Avg_Slope：温度与V_sense曲线的平均斜率（单位为 mv/℃或 uv/℃）（典型值为4.3mv/℃）。
3、V_sense：温度传感器的当前输出电压（温度传感器模拟输入推荐最快采样时间是17.1μs）。

温度传感器特性如下：
在这里插入图片描述

1.2 软件配置步骤

1、配置ADC参数。
2、使能内部温度传感器。
3、读取ADC数值并转换成温度值。

1.3 注意事项

1、温度传感器输出电压随温度线性变化，由于生产过程的变化，温度变化曲线的偏移在不同芯片上会有不同(最多相差45°C)。
2、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。
3、硬件设计上注意VREF+和VREF-的接入电压（如果该MCU封装有VREF引脚的话，一般64pin及以下的没有）。

2 程序编写

根据上面的原理介绍，使用ADC1的通道16作为采集输入信号，采集到ADC电压值以后根据温度转换公式转换成温度数据。

参考测试代码：

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"     

// 初始化配置ADC参数（以规则通道为例）
void T_Adc_Init(void)  
{
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);      // 使能ADC1通道时钟
  
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);   // 分频因子6时钟为72M/6=12MHz
	
    ADC_DeInit(ADC1);  // 将外设ADC1的全部寄存器重设为缺省值
	
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;                   // ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;                        // 模数转换工作在单通道模式
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;                  // 模数转换工作在单次转换模式
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  // 转换由软件而不是外部触发启动
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;               // ADC数据右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                              // 顺序进行规则转换的ADC通道的数目
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);    // 根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器

	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);    // ADC1规则通道转换,采样时间为239.5周期 
 
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);    // 使能指定的ADC1
	ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);  // 开启内部温度传感器
	
    ADC_ResetCalibration(ADC1);     // 重置指定的ADC1的复位寄存器
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));    // 获取ADC1重置校准寄存器的状态,设置状态则等待

    ADC_StartCalibration(ADC1);     // ADC1校准
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));        // 获取指定ADC1的校准程序,设置状态则等待

	// ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE); // 软件触发开始
}

// 获取ADC值
uint16_t T_Get_Adc(uint8_t ch)   
{
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5);    // ADC1规则通道转换,采样时间为239.5周期                      
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);         // 使能指定的ADC1的软件转换启动功能
    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));  // 等待转换结束
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);            // 返回最近一次ADC1规则组的转换结果
}

// 获取通道ch的转换值（取times次平均值）
uint16_t T_Get_Adc_Average(uint8_t ch, uint8_t times)
{
    uint32_t temp_val = 0;
    uint8_t t;
    for(t = 0; t < times; t++)
    {
        temp_val += T_Get_Adc(ch);
        delay_ms(5);
    }
    return temp_val / times;
}        

// 获取内部温度传感器温度值
// 返回值:温度值(扩大了100倍，单位:℃)
int Get_Temprate(void)
{
    uint32_t adcx;
    int result;
    double Vsense;
    double temperate;
    adcx = T_Get_Adc_Average(ADC_Channel_16, 20); // 读取通道16, 20次取平均
    Vsense = (double)adcx * 3.3 / 4096;           // 电压值 
    temperate = (1.43 - Vsense) / 0.0043 + 25;    // 转换为温度值，转换公式：T（℃）= ((V25 - Vsense) / Avg_Slope) + 25
    result = (temperate *= 100);                  // 扩大100倍.
    return result;
}

int main(void)
{     
    int temp; 
	SystemInit();
    delay_init();            // 延时函数初始化      
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
    uart_init(115200);       // 串口初始化为115200
    T_Adc_Init();            // ADC初始化              
    while(1)
    {
        temp = Get_Temprate();  // 读取温度值 
        if(temp > 0)
        {// 温度为正数
            printf("temp: %d.%02dC", temp/100, temp%100);
        }
        else
        {// 温度为负数
            printf("temp: %d.%02dC", temp/100, -temp%100);
        }
        delay_ms(500);    
    } 
}