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ads1118实现热电偶测温

ads1118实现热电偶测温

文章目录

  • ads1118实现热电偶测温
  • 前言
  • 一、什么是热电偶和测温原理？
  • 二、热电偶测温过程
    • 1.使用的基本公式和流程:
    • 2.ADS1118读取数据：
    • 3.温度转换

前言

ads118实现热电偶测温。内容包括：了解热电偶的基本原理；ads1118的adc转换及原理；实现电偶测试；滤波算法

一、什么是热电偶和测温原理？

热电偶测温采用热效应的原理。当有两种不同的导体或半导体A和B当两端相互连接时，只要两个节点之间的温度不同，就会形成一个电势，分别称为冷端和工作端。因此，为了实现一个完整的热电偶测量过程，我们需要测量工作端ADC冷端的温度值。

二、热电偶测温过程

1.用到的基本公式及基本流程：

Created with Rapha?l 2.2.0 开始 启动设置ADS1118初始化 启动测量ads1118的ADC并且转化成电压V1 启动测试ads1118的内部温度 程序查表：热电偶的电压温度转换表（网上能查找到） 内部温度T0转化电压V0，V=（V1+V0）[这个为冷端补偿过程] 查表将V转换为温度T就是最终的温度了。 如果要细化的小数位，一度内的数据线性比例求值就好。

2.ADS1118读取数据：

ADS1118的通讯接口是SPI，SPI的通讯原理及过程就不在这里赘述了。ADS1118内部集成东西比较多，内部温度、可编程运放、16位的ADC，并且设置过程比较简单，里面只有一个寄存器。 ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/2021021309252434.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2NjAwNjgy,size_16,color_FFFFFF,t_70)

实现代码如下：

//read once to get data
/********************************************************* * @function Ads1118_ReadData_one * @role 读取一组数据 * @input none * @output none * @return none ********************************************************/
void Ads1118_ReadData_one(unsigned int* ReadBDate)
{ 
        
	unsigned int temp,temp1,temp2;
	ads_spi_sck_off();
	ads1118_delay(10);
	ads_spi_cs_off();
	ads1118_delay(50);
	if(FistEn==1)//the fist time no data to conver
	{ 
        
		if(ads_spi_do()==1)while(ads_spi_do());
	}
	else
	{ 
        
		FistEn=1;
	}
	
	temp1=Ads_SpiReadU16(0x8ffb);//T command now is AD,and next is T
	//temp1=ReadU16(0x8f9b);//T command now is AD,and next is T
	ReadBDate[0]=temp1;
	ads_spi_cs_on();
	//temp=ReadU16(0xffff);
	ads1118_delay(50);
	
	
	ads_spi_sck_off();
	ads1118_delay(10);
	ads_spi_cs_off();
	if(ads_spi_do()==1)while(ads_spi_do());
	temp2=Ads_SpiReadU16(0x8feb);//AD command now is T,and next is AD 0x8feb
	//temp2=ReadU16(0x8f8b);//AD command now is T,and next is AD
	ReadBDate[1]=temp2;
	ads_spi_cs_on();
  
  ads1118_delay(50);
  
	ads_spi_sck_off();
	ads1118_delay(10);
	ads_spi_cs_off();
	if(ads_spi_do()==1)while(ads_spi_do());
	temp2=Ads_SpiReadU16(0xBfeb);//AD command now is T,and next is AD,start ant2
	ReadBDate[2]=temp2;
	ads_spi_cs_on();
}

/********************************************************* * @function Ads1118_ReadData * @role 读取一次数据 * @input none * @output 通道2的adc，内部温度，通道1的adc * @return none ********************************************************/
unsigned int Ads1118_ReadData(unsigned int* ReadBDate)
{ 
        
  char i ,j;
  int Data_1[DataCout];
  int Data_2[DataCout];
  int Data_3[DataCout];
  unsigned int TemData[3];
	
  long  temd;
	
	//unsigned int dataCou=20;
	
  for(i=0;i<DataCout;i++)
	{ 
        
		Ads1118_ReadData_one(TemData);
		Data_1[i] = TemData[0];
		Data_2[i] = TemData[1];
    Data_3[i] = TemData[2];
	}
	
	for(i=DataCout-1;i>0;i--)
	{ 
        
		for(j=0;j<i;j++)
		{ 
        
			if( Data_1[j+1] > Data_1[j] ) 
			{ 
        
				TemData[0]  =Data_1[j+1];
				Data_1[j+1] =Data_1[j];
				Data_1[j]   =TemData[0];
			}
		}
	}

	temd=0;
	for(i=0;i<(DataCout-6);i++)
	{ 
        
		temd+=(long ) Data_1[i+3];
	}
	
	ReadBDate[0]=temd/(DataCout-6);

	//ReadBDate[0]=Data_1[5];
	
	for(i=DataCout-1;i>0;i--)
	{ 
        
		for(j=0;j<i;j++)
		{ 
        
			if(Data_2[j+1]>Data_2[j]) 
			{ 
        
				TemData[1]  =Data_2[j+1];
				Data_2[j+1] =Data_2[j];
				Data_2[j]   =TemData[1];
			}
		}
	}
	

	temd=0;
	for(i=0;i<(DataCout-6);i++)
	{ 
        
		temd +=(long )Data_2[i+3];
	}
	
	ReadBDate[1]= temd/(DataCout-6)  ;
	
	for(i=DataCout-1;i>0;i--)
	{ 
        
		for(j=0;j<i;j++)
		{ 
        
			if(Data_3[j+1]>Data_3[j]) 
			{ 
        
				TemData[1]  =Data_3[j+1];
				Data_3[j+1] =Data_3[j];
				Data_3[j]   =TemData[1];
			}
		}
	}
	

	temd=0;
	for(i=0;i<(DataCout-6);i++)
	{ 
        
		temd +=(long )Data_3[i+3];
	}
	
	ReadBDate[2]= temd/(DataCout-6)  ;
  
	//ReadBDate[1]=Data_2[5];
	
	return 0;
	
}

3.温度转换

代码如下：

/********************************************************* * @function Conver_to_T * @role 传感器热电偶温度转换 * @input none * @output none * @return none ********************************************************/
long Conver_to_T(unsigned int coldJT,unsigned int TU,unsigned char Dire)
{ 
        	
	unsigned int i;//,GetT;
	long GetT;
	unsigned int ColdJU,NewTU;
	ColdJU=ThermocoupleCV[(coldJT/100)+1]+(coldJT%100+1)*4/10;// (coldJT%100)/40*100
	
	if(Dire)NewTU=ColdJU+TU;   //positive voltage
	else 					  //negative voltage
	{ 
        
		if(ColdJU>=TU)
		{ 
        
			NewTU=ColdJU-TU;      
		}
		else
		{ 
        
			NewTU=TU-ColdJU;  
		}
	}
	
	
	if(NewTU>50)
	{ 
        
		GetT=NewTU/50;
	}
	else
	{ 
        
		GetT=0;
	}
	
	if( (Dire==0) && (ColdJU<TU) ) //<0
	{ 
        
		for(i=GetT;(NewTU>ThermocoupleCV_Cold[i]);i++);
		
		if(i==0) i++;
		GetT=i-1;
		GetT*=100;
		GetT+=( NewTU-ThermocoupleCV_Cold[i-1] )*100 / ( ThermocoupleCV_Cold[i]-ThermocoupleCV_Cold[i-1] );
		
		//make it's valuse close to device only. It could be delete,if want to more close to real.
		GetT+=(i-1)/2;
		GetT+=50;
		// e=ax+y;a=0.5,b=0.5
		//make it's valuse close to device
		
		return GetT;  //real T*100
	}
	else
	{ 
        
		for(i=GetT;(NewTU>ThermocoupleCV[i]);i++);
		
		if(i==0) i++;
		GetT=i-1;
		GetT*=100;
		GetT+=( NewTU-ThermocoupleCV[i-1] )*100 / ( ThermocoupleCV[i]-ThermocoupleCV[i-1] );
		
		//make it's valuse close to device only. It could be delete,if want to more close to real.
		GetT+=(i-1)/100*10;
		if(GetT>=50)GetT-=50;
		// e=ax+y;a=1,b=-0.5 
		//make it's valuse close to device
		
		return GetT;  //real T*100
	}
		
}

/********************************************************* * @function RegValueToTemp * @role 传感器值转换最终温度 * @input none * @output none * @return none ********************************************************/
int RegValueToTemp(unsigned int RegValueCodeT,unsigned int RegValueADC)
{ 
        
  unsigned int McoldJT=0,MJU=0,tem=0;
  int RealT=0;
  RegValueCodeT>>=2;
  RegValueCodeT&=0xfff0;
  tem=RegValueCodeT*3;//conver to T number *100 /* 数据只有14位且左对齐 0.03125约等于0.03 */
			
  McoldJT=tem;
  
	if(RegValueADC&0x8000)
	{ 
        
		RegValueADC=~RegValueADC;
		RegValueADC=RegValueADC+2;
		RegValueADC&=0x7fff;
    
// tem-=(long)RegValueADC*781/40;
// tem-=5;
// tem/=10;
				
				
		/ negative voltage
		//new conver
		//McoldJT+=50;
		//McoldJT/=100;
		MJU=((long)RegValueADC*781+50)/100;
		RealT=Conver_to_T(McoldJT,MJU,0);  //had real T*100
				
	}
	else
	{ 
        
// tem+=(long)RegValueADC*781/40;//AdData[0]*700/40
// tem+=5;
// tem/=10;
				
		/ //positive voltage
		//new conver
		//McoldJT+=50;
		//McoldJT/=100;
		MJU=((long)RegValueADC*781+50)/100;
		RealT=Conver_to_T(McoldJT,MJU,1); //had real T*100
	}
  return RealT;
  
}

最后附上stm32的spi驱动参考：

void ads1118_delay(unsigned char i)
{ 
        
  i=i*10;
	while(i--);
}

/********************************************************* * @function GpioCfg * @role 配置管脚 * @input none * @output none * @return none ********************************************************/
static void GpioCfg_out( GPIO_TypeDef* GPIO,uint32_t Pin)
{ 
        
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = { 
        0};

  GPIO_InitStruct.Pin = Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIO, &GPIO_InitStruct);
}

/********************************************************* * @function GpioCfg * @role 配置管脚 * @input none * @output none * @return none ********************************************************/
static void GpioCfg_int( GPIO_TypeDef* GPIO,uint32_t Pin)
{ 
        
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = { 
        0};

  GPIO_InitStruct.Pin = Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIO, &GPIO_InitStruct);
}

/********************************************************* * @function ads1118_ioCnofig * @role 管脚配置初始化 * @input none * @output none * @return none ********************************************************/
void ads1118_ioCnofig(void)
{ 
        
  ADS_SPI_CS_PIN_CLK_EN();
  ADS_SPI_DI_PIN_CLK_EN();
	ADS_SPI_DO_PIN_CLK_EN();
  ADS_SPI_SCK_PIN_CLK_EN();
  
  GpioCfg_out(ADS_SPI_CS_PIN);
  GpioCfg_out(ADS_SPI_DO_PIN);
  GpioCfg_out(ADS_SPI_SCK_PIN);
  
  GpioCfg_int(ADS_SPI_DI_PIN);
}
/* #define ads_spi_cs P2.1 #define ads_spi_di P2.2 #define ads_spi_do P14.7 #define ads_spi_sck P2.0 */



/********************************************************* * @function Ads_SpiReadU16 * @role spi的时序 * @input none * @output none * @return none ********************************************************/
unsigned int Ads_SpiReadU16(unsigned int Cmd)
{ 
        
	char i;
	unsigned int temp=0;
	for(i=0;i<16;i++)
	{ 
        
		temp<<=1;
		ads_spi_sck_on();
		if(Cmd&0x8000)ads_spi_di_on();
		else ads_spi_di_off();
		ads1118_delay(10);
		ads_spi_sck_off();
		if(ads_spi_do())temp|=1;
		ads1118_delay(10);
		Cmd<<=1;
	}
	return temp;
}
最后要说明一下：我这里只加了中值滤波算法，实际产品中还会加入惯性滤波算法，使显示结果更加平稳。

标签： f热电偶传感器

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