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本帖最后由 曹世鹏 于 2015-5-18 18:03 编辑
最近在做用STM32F103的SPI总线和TI的ADS1247通信读取三线制的PT100的温度值，要求精度为0.5摄氏度。
现在遇到了一些问题。不知道该怎么处理。下面我就把问题总结一下。希望能在论坛里帮我解决一下。谢谢大家。
事情是这样的，我也想好了方案。就是用恒流源设置一个电流流过PT100，然后测PT100两端的电压，从而得出电阻值，然后对应PT100的电阻温度表格就能得出温度值了。但是因为不能让PT100流经的电流过大，因为那样会发热，影响实际的温度值。而且电阻变化范围很窄，最低是18.5欧姆，最高是390.48欧姆。这是PT100的整个量程，就是-200摄氏度到850摄氏度。实际上我们用到的范围很窄，就是-40到100摄氏度之间变化，对应的电阻变化就是84欧姆到138欧姆之间。如果流经1mA的话，那么电压变化范围就是0.084V-0.138V之间变化。这么小的变化范围，必须用运放将电压放大的，不然检测到的范围太窄了。那么本来我是想用运放自己搭一个的。后来发现自己的水平有限，放弃了。
然后在TI的官网上查看看有没有对应的芯片。嗯，查到了就是现在正在调试的ADS1247。它是SPI总线的。精度也很高。自带恒流源和放大器。正好适合我的需求。而且看了下还有Demo板。原理图什么的。
Demo板
然后我就照着它的原理图画了一版板子。板子回来前就开始写程序。发现了一个问题。我在TI给的这个datasheet上面没有找到如何计算电阻值或者直接计算温度值的例子。我把我在这上面整理的资料压缩成一个文件共大家下载。这是我找到的唯一感觉是这个计算公式的东西。
计算公式
其中我在这二个公式里代入了一个值，也就是当0摄氏度的时候，PT100的电阻值是100欧。这两个等式的两边都是成立的。即RTD(T)=100欧姆，T=0℃
但是我将别的值代入的时候就不对了。我看不懂这个到底是怎么算的。
下面贴一下我的源码，其中完整的.c和.h文件在我的压缩包里。
ADS1247WREG(ADS1247_REG_MUX1,0x38); //内部参考电压打开。
bsp_DelayMS(1);
ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC0,0x06); //DOUT/DRDY pin functions only as Data Out (default) 并且1mA。
bsp_DelayMS(1);
ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC1,0x03); // IDAC1->AIN0 IDAC2->AIN3.
bsp_DelayMS(1);
ADS1247WREG(ADS1247_REG_SYS0,0x26); //增益4,320sps
bsp_DelayMS(1);
SPI_ADS1247_SendByte(ADS1247_CMD_SYNC); //同步AD转换
bsp_DelayMS(1);
data22=ADS1247_ReadData_Ave();//将转换的24位转换值取出。
bsp_DelayMS(1);
printf("通道:%x ",data22);
我这是接了一个100欧姆的电阻用来模拟PT100在0摄氏度时的样子。可是打出来的数据是这样的。不知道读取到的到底是什么。
读取到的24位转换值
打印出来的数据变化很大，而且不稳定。我是隔2秒钟打印一次的。
我现在也不理解这个ADS1247_ReadData_Ave()读出来的值是什么。做什么用的。到底是代表阻值还是电压呢，不知道。有用过这个芯片的朋友吗，给解释下吧，着实的弄不懂了。
此帖出自小平头技术问答
最近在做用STM32F103的SPI总线和TI的ADS1247通信读取三线制的PT100的温度值，要求精度为0.5摄氏度。
现在遇到了一些问题。不知道该怎么处理。下面我就把问题总结一下。希望能在论坛里帮我解决一下。谢谢大家。
事情是这样的，我也想好了方案。就是用恒流源设置一个电流流过PT100，然后测PT100两端的电压，从而得出电阻值，然后对应PT100的电阻温度表格就能得出温度值了。但是因为不能让PT100流经的电流过大，因为那样会发热，影响实际的温度值。而且电阻变化范围很窄，最低是18.5欧姆，最高是390.48欧姆。这是PT100的整个量程，就是-200摄氏度到850摄氏度。实际上我们用到的范围很窄，就是-40到100摄氏度之间变化，对应的电阻变化就是84欧姆到138欧姆之间。如果流经1mA的话，那么电压变化范围就是0.084V-0.138V之间变化。这么小的变化范围，必须用运放将电压放大的，不然检测到的范围太窄了。那么本来我是想用运放自己搭一个的。后来发现自己的水平有限，放弃了。
然后在TI的官网上查看看有没有对应的芯片。嗯，查到了就是现在正在调试的ADS1247。它是SPI总线的。精度也很高。自带恒流源和放大器。正好适合我的需求。而且看了下还有Demo板。原理图什么的。
然后我就照着它的原理图画了一版板子。板子回来前就开始写程序。发现了一个问题。我在TI给的这个datasheet上面没有找到如何计算电阻值或者直接计算温度值的例子。我把我在这上面整理的资料压缩成一个文件共大家下载。这是我找到的唯一感觉是这个计算公式的东西。
其中我在这二个公式里代入了一个值，也就是当0摄氏度的时候，PT100的电阻值是100欧。这两个等式的两边都是成立的。即RTD(T)=100欧姆，T=0℃
但是我将别的值代入的时候就不对了。我看不懂这个到底是怎么算的。
下面贴一下我的源码，其中完整的.c和.h文件在我的压缩包里。
ADS1247WREG(ADS1247_REG_MUX1,0x38); //内部参考电压打开。
bsp_DelayMS(1);
ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC0,0x06); //DOUT/DRDY pin functions only as Data Out (default) 并且1mA。
bsp_DelayMS(1);
ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC1,0x03); // IDAC1->AIN0 IDAC2->AIN3.
bsp_DelayMS(1);
ADS1247WREG(ADS1247_REG_SYS0,0x26); //增益4,320sps
bsp_DelayMS(1);
SPI_ADS1247_SendByte(ADS1247_CMD_SYNC); //同步AD转换
bsp_DelayMS(1);
data22=ADS1247_ReadData_Ave();//将转换的24位转换值取出。
bsp_DelayMS(1);
printf("通道:%x ",data22);
我这是接了一个100欧姆的电阻用来模拟PT100在0摄氏度时的样子。可是打出来的数据是这样的。不知道读取到的到底是什么。
打印出来的数据变化很大，而且不稳定。我是隔2秒钟打印一次的。
我现在也不理解这个ADS1247_ReadData_Ave()读出来的值是什么。做什么用的。到底是代表阻值还是电压呢，不知道。有用过这个芯片的朋友吗，给解释下吧，着实的弄不懂了。
此帖出自小平头技术问答
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//0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10000, 10039, 10078, 10117, 10156, 10195, 10234, 10273, 10312, 10351,// 0 //20行
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16105, 16143, 16180, 16217, 16254, 16291, 16329, 16366, 16403, 16440,// 160
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18684, 18720, 18756, 18793, 18829, 18866, 18902, 18938, 18975, 19011,// 230
19047, 19084, 19120, 19156, 19192, 19229, 19265, 19301, 19337, 19374,// 240
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25053, 25088, 25122, 25156, 25191, 25225, 25259, 25293, 25328, 25362,// 410
25396, 25430, 25465, 25499, 25533, 25567, 25601, 25635, 25670, 25704,// 420
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29749, 29781, 29814, 29847, 29880, 29912, 29945, 29978, 30010, 30043,// 550 //75行
30075, 30108, 30141, 30173, 30206, 30238, 30271, 30303, 30336, 30369,// 560
30401, 30434, 30466, 30498, 30531, 30563, 30596, 30628, 30661, 30693,// 570
30725, 30758, 30790, 30823, 30855, 30887, 30920, 30952, 30984, 31016,// 580
31049, 31081, 31113, 31145, 31178, 31210, 31242, 31274, 31306, 31339,// 590
31371, 31403, 31435, 31467, 31499, 31531, 31564, 31596, 31628, 31660,// 600 //80行
31692, 31724, 31756, 31788, 31820, 31852, 31884, 31916, 31948, 31980,// 610
32012, 32043, 32075, 32107, 32139, 32171, 32203, 32235, 32267, 32298,// 620
32330, 32362, 32394, 32426, 32457, 32489, 32521, 32553, 32584, 32616,// 630
32648, 32679, 32711, 32743, 32774, 32806, 32838, 32869, 32901, 32932,// 640
32964, 32996, 33027, 33059, 33090, 33122, 33153, 33185, 33216, 33248 // 650 //85行
};
//获得ADC值
//ch:通道值 0~16
//返回值:转换结果
float Get_Adc(u8 ch)
{
float f_temp;//测得的温度值。
u16 fR;//测得的电阻值。
u16 i;
u16 zuidizuobiao;
u16 subscript;
u16 low_low=0;
u16 low_high=0;
u16 high_low=0;
u16 high_high=0;
u16 do_change=0;//可以解析温度标志位。当为1时，完成了取表工作，可以解析。
ADC1->SQR3&=0XFFFFFFE0;//规则序列1 通道ch
ADC1->SQR3|=ch;
ADC1->CR2|=1<<30; //启动规则转换通道
while(!(ADC1->SR&1<<1));//等待转换结束
f_temp=ADC1->DR;
fR=((f_temp*(3.3/4096))/0.01)*100;//求出电阻值。0.004是电流值，*100是将电阻值放大100倍
if (fR < RTD_TAB_PT100[0]) // 电阻值小于表格最小值，低于量程下限。
{
// return BELOW_LOW_LIMITE;
}
else if (fR > RTD_TAB_PT100[858]) // 电阻值大于表格最大值，超出量程上限。
{
// return EXCESS_UP_LIMITE;
}
else
{
zuidizuobiao=0;//开始时，数组元素最底坐标为1.
subscript=858;//开始时， 数组元素个数为859.
for (i=10;i>0;i--) // 2分法查表。到底循环多少次还需要计算一下。
{
if(do_change==0)//有问题，2个if函数调换则不行。进不了下面的if函数。无法判断当前do_change的具体值。
{
if((subscript%2==1)&&(subscript!=1))//有余数，说明有公共区间。
{//允许subscript=1
subscript=subscript/2;
low_low=zuidizuobiao;
low_high=zuidizuobiao+subscript;
high_low=low_high;
high_high=high_low+subscript;
subscript=subscript+1;
if(subscript==2)//说明只剩下最后一个数了。
{
do_change=1;//可以解析了
}
else
{
if ((RTD_TAB_PT100[low_low] <= fR)&&(fR < RTD_TAB_PT100[low_high]))
{
zuidizuobiao = low_low;
}
else if ((RTD_TAB_PT100[high_low] <= fR)&&(fR <= RTD_TAB_PT100[high_high]))
{
zuidizuobiao = high_low;
}
else
{
}
}
}
else//无公共区间
{
subscript=subscript/2;
if(subscript==1)
{
if(fR == RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao+1])
{
zuidizuobiao=zuidizuobiao+1;
}
else
{
zuidizuobiao=zuidizuobiao;
}
do_change=1;//可以解析了
LED1=0;
}
else
{
low_low=zuidizuobiao;
low_high=zuidizuobiao+subscript-1;
high_low=zuidizuobiao+subscript;
high_high=high_low+subscript-1;
if ((RTD_TAB_PT100[low_low] <= fR)&&(fR <= RTD_TAB_PT100[low_high]))
{
zuidizuobiao = low_low;
}
else if ((RTD_TAB_PT100[high_low] <= fR)&&(fR <= RTD_TAB_PT100[high_high]))
{
zuidizuobiao = high_low;
}
else
{
}
}
}
}
if(do_change==1)//说明找到了正确的区间.subscript的值为2。当前温度为zuidizuobiao所指向的温度
{
do_change=0;
if(RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao]==10000)
{
f_temp=0.000;
}
else if(RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao]<10000)//负值，需要另一种处理。25/1000
{
if(zuidizuobiao<=99)
{
f_temp=(float)(((zuidizuobiao/10)*10-190)-(9-zuidizuobiao%10)-(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025);
//(zuidizuobiao/10)*10-190 代表整数中十位和百位部分
//9-zuidizuobiao%10 代表整数中个位部分
//(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025 代表小数部分。
}
else
{
f_temp=(float)((zuidizuobiao/10*10-190)-(9-((zuidizuobiao%100)%10))-(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025);
//(zuidizuobiao/10)*10-190 代表整数中十位和百位部分
//(9-zuidizuobiao%100)%10 代表整数中个位部分
//(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025 代表小数部分。
}
}
else //else if(zuidizuobiao>10000)//正值，需要另一种处理。
{
f_temp=(float)(((zuidizuobiao/10)*10-200)+(zuidizuobiao%100)%10+(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025);
//(zuidizuobiao/10)*10-200) 代表整数中十位和百位部分
//(zuidizuobiao%100)%10 代表整数中个位部分
//(fR-RTD_TAB_PT100[zuidizuobiao])*0.025 代表小数部分。
}
break;
}
}
}
// printf(" 当前温度值为: ");
// printf("%f",f_temp);
return f_temp; //返回adc值
}
和实际数据对应，需要标定，这要根据PGA设置及参考源电压决定。
例如，如果参考源电压为Vref，PGA 的增益为G，读出的数据为Dat，则实际电压Vx为：
Vx = Dat / ( G * 0xffffff ) * Vref
我把我读到的值带进去，发现不对。我设置的PGA=4。Vref=1.64V。代入的Dat=1f6da6。发现不对。按照常理来讲测的的Vx实际电压应该为0.1V。因为我接的PT100的阻值为100欧姆。
这是我的软件设置：
ADS1247WREG(ADS1247_REG_MUX1,0x20); //内部参考电压打开。
ADS1247WREG(ADS1247_REG_MUX0,0x0A); // AIN1 AIN2 输入。
ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC0,0x06); //DOUT/DRDY pin functions only as Data Out (default) 并且1mA。
ADS1247WREG(ADS1247_REG_IDAC1,0x03); // IDAC1->AIN0 IDAC2->AIN3.
ADS1247WREG(ADS1247_REG_SYS0,0x26); //增益4,320sps
SPI_ADS1247_SendByte(ADS1247_CMD_SYNC); //同步AD转换
data22=ADS1247_ReadData_Ave(); //将数据读取出来
printf("通道:%x ",data22);
这是我的硬件连接：
这是读到的数据，我选取了其中的8组，这是在串口调试工具上截取的：
通道:1f6eed
通道:1f6fbe
通道:1f6ee0
通道:1f6fd3
通道:1f6f8b
通道:1f6fa1
通道:1f6f27
通道:1f6f5c
看来可能还是我设置的问题。不知道该怎么设置。
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