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20 分钟

使用EZO-RTD™和PIC18F57Q43实现从极冷到极热的精确温度测量

适用于工业过程、科学实验或环境条件的高精度温度计

EZO Carrier Click - RTD with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 24, 2024

点击板

EZO Carrier Click - RTD

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

在各种环境中跟踪温度变化。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

EZO Carrier Click - RTD 基于Atlas Scientific的EZO-RTD™嵌入式温度电路板。它专为需要通过通用PT-100/PT-1000温度探头或任何类别的2线、3线或4线铂电阻温度检测器(RTD)探头进行精确温度测量的应用而设计。工作温度范围从-126.000°C到+1,254°C,分辨率为0.001°C。此外,温度输出选项包括摄氏度(°C)、开尔文(°K)或华氏度(°F),以满足不同用户的偏好。如所知,探头校准的最重要部分是在校准过程中监测读数。在其默认状态(UART模式,连续读数)下校准设备最为简单,任何值都

可以校准——一种简单的方法是在沸水(100°C)中校准探头。像EZO™系列的其他部分一样,EZO-RTD™也具有睡眠模式、连续操作、查找功能、导出/导入校准、模块状态LED等许多功能,详细信息请参见附带的产品手册。EZO Carrier Click - RTD 可以使用标准的2线UART接口与主机MCU通信,默认波特率为9600bps。在使用UART接口时,您可以使用我们提供的库或简单的ASCII命令集。您也可以通过COMM SEL跳线选择标准的2线I2C接口。该Click板还配备了用于连接适当PT探头的BNC连接器,MIKROE也

提供这种探头。由于EZO-RTD™需要与主机MCU隔离,因此该Click™板配备了Skyworks的双向隔离器Si8400AB。该隔离器提供标准的双向和I2C通信,时钟频率高达1.7MHz。该Click板可以通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电压水平下运行。这样,无论是3.3V还是5V的MCU都可以正确使用通信线。此外,该Click板还配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

EZO Carrier Click - RTD hardware overview image

功能概述

开发板

PIC18F57Q43 Curiosity Nano 评估套件是一款尖端的硬件平台,旨在评估 PIC18-Q43 系列内的微控制器。其设计的核心是包含了功能强大的 PIC18F57Q43 微控制器(MCU),提供先进的功能和稳健的性能。这个评估套件的关键特点包括一个黄 色用户 LED 和一个响应灵敏的机械用户开关,提供无

缝的交互和测试。为一个 32.768kHz 水晶振荡器足迹提供支持,确保精准的定时能力。套件内置的调试器拥有一个绿色电源和状态 LED,使编程和调试变得直观高效。此外,增强其实用性的还有虚拟串行端口 (CDC)和一个调试 GPIO 通道(DGI GPIO),提供广泛的连接选项。该套件通过 USB 供电,拥有由

 MIC5353 LDO 调节器提供支持的可调目标电压功能,确保在 1.8V 至 5.1V 的输出电压范围内稳定运行,最大输出电流为 500mA,受环境温度和电压限制。

PIC18F57Q43 Curiosity Nano double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

48

RAM (字节)

8196

你完善了我!

配件

Curiosity Nano Base for Click boards 是一款多功能硬件扩展平台,专为简化 Curiosity Nano 套件与扩展板之间的集成而设计,特别针对符合 mikroBUS™ 标准的 Click 板和 Xplained Pro 扩展板。这款创新的基板(屏蔽板)提供了无缝的连接和扩展可能性,简化了实验和开发过程。主要特点包括从 Curiosity Nano 套件提供 USB 电源兼容性,以及为增强灵活性而提供的另一种外部电源输入选项。板载锂离子/锂聚合物充电器和管理电路确保电池供电应用的平稳运行,简化了使用和管理。此外,基板内置了一个固定的 3.3V 电源供应单元,专用于目标和 mikroBUS™ 电源轨,以及一个固定的 5.0V 升压转换器,专供 mikroBUS™ 插座的 5V 电源轨,为各种连接设备提供稳定的电力供应。

Curiosity Nano Base for Click boards accessories 1 image

Atlas Scientific Standard Temperature Probe是一款高精度PT-1000 Class-B铂电阻温度检测器(RTD)传感器,适用于包括环境监测在内的各种应用。其流线型、紧凑设计由316L不锈钢制成,确保安全性和卓越的耐腐蚀性。该探头的小巧外形增强了热导率,能够快速准确地进行温度读数,延迟最小。它可以测量-50°C到200°C范围内的温度,精度为+/-0.3°C,适用于各种条件。探头配有1米长的特氟龙电缆和SMA公头连接器,提供模拟电阻输出,设计便于集成到各种系统中。凭借15年的惊人寿命,这款探头在专业和家庭环境中均可提供长期的可靠性和精确性。

EZO Carrier Click - RTD accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PC3
TX
UART RX
PC2
RX
I2C Clock
PB2
SCL
I2C Data
PB1
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

EZO Carrier Click - RTD Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity Nano with PIC18F57Q43作为您的开发板开始。

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
PIC18F47Q10 Curiosity Nano front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Curiosity Nano with PICXXX Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
PIC18F57Q43 Curiosity MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 EZO Carrier Click - RTD 驱动程序的 API。

关键功能:

  • ezocarrierrtd_send_cmd - 发送命令功能

  • ezocarrierrtd_send_cmd_with_par - 发送带参数的命令功能

  • ezocarrierrtd_send_cmd_check - 检查发送的命令功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief EZO Carrier RTD Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of EZO Carrier RTD click board by processing
 * the incoming data and displaying them on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver, performs the click default factory reset, and single point calibration at 100 degC.
 *
 * ## Application Task
 * Reads and processes all incoming temperature data from the probe, and displays them on the USB UART in degC.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void ezocarrierrtd_clear_app_buf ( void )
 * - static void ezocarrierrtd_log_app_buf ( void )
 * - static err_t ezocarrierrtd_process ( ezocarrierrtd_t *ctx )
 * - static err_t ezocarrierrtd_rsp_check ( ezocarrierrtd_t *ctx, uint8_t *rsp )
 * - static void ezocarrierrtd_error_check ( err_t error_flag )
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ezocarrierrtd.h"

// Application buffer size
#define APP_BUFFER_SIZE             200
#define PROCESS_BUFFER_SIZE         200

static ezocarrierrtd_t ezocarrierrtd;
static log_t logger;

static uint8_t app_buf[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static err_t error_flag;

/**
 * @brief EZO Carrier RTD clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @note None.
 */
static void ezocarrierrtd_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief EZO Carrier RTD log application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer to USB UART.
 * @note None.
 */
static void ezocarrierrtd_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief EZO Carrier RTD data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer. 
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #ezocarrierrtd_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t ezocarrierrtd_process ( ezocarrierrtd_t *ctx );

/**
 * @brief Response check.
 * @details This function checks for response and
 * returns the status of response.
 * @param[in] rsp  Expected response.
 * @return @li @c  0 - OK response.
 *         @li @c -1 - Error response.
 *         @li @c -2 - Timeout error.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t ezocarrierrtd_rsp_check ( ezocarrierrtd_t *ctx, uint8_t *rsp );

/**
 * @brief Check for errors.
 * @details This function checks for different types of
 * errors and logs them on UART or logs the response if no errors occured.
 * @param[in] error_flag  Error flag to check.
 */
static void ezocarrierrtd_error_check ( err_t error_flag );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    ezocarrierrtd_cfg_t ezocarrierrtd_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    ezocarrierrtd_cfg_setup( &ezocarrierrtd_cfg );
    EZOCARRIERRTD_MAP_MIKROBUS( ezocarrierrtd_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == ezocarrierrtd_init( &ezocarrierrtd, &ezocarrierrtd_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    log_printf( &logger, "Device status \r\n" );
    ezocarrierrtd_send_cmd( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_CMD_STATUS );
    error_flag = ezocarrierrtd_rsp_check( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_RSP_OK );
    ezocarrierrtd_error_check( error_flag );

    log_printf( &logger, "Factory reset \r\n" );
    ezocarrierrtd_send_cmd( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_CMD_FACTORY );
    error_flag = ezocarrierrtd_rsp_check( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_RSP_READY );
    ezocarrierrtd_error_check( error_flag );

    log_printf( &logger, "Device info \r\n" );
    ezocarrierrtd_send_cmd( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_CMD_DEV_INFO );
    error_flag = ezocarrierrtd_rsp_check( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_RSP_OK );
    ezocarrierrtd_error_check( error_flag );

    uint8_t n_cnt = 0;
    uint8_t last_reading[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    ezocarrierrtd_clear_app_buf( );
    ezocarrierrtd_send_cmd( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_CMD_SINGLE_READ );
    ezocarrierrtd_process ( &ezocarrierrtd );
    strcpy( last_reading, app_buf );
    log_printf( &logger, "Place the probe into the boiling water,\r\n" );
    log_printf( &logger, "for single-point calibration \r\n" );
    Delay_ms( 5000 );
    log_printf( &logger, "Waiting for stable readings \r\n" );
    while ( n_cnt <= 5 )
    {
        if ( EZOCARRIERRTD_OK == ezocarrierrtd_process ( &ezocarrierrtd ) )
        {  
            if ( 0 == strstr( app_buf, last_reading ) )
            {
                n_cnt++;
            }
            else
            {
                strcpy( last_reading, app_buf );
                n_cnt = 0;
            }
        }
        log_printf( &logger, "- " );
        Delay_ms( 1000 );
        ezocarrierrtd_clear_app_buf( );
    }
    
    #define CALIBRATION_VALUE   "100"
    log_printf( &logger, "\r\n Calibration \r\n" );
    ezocarrierrtd_send_cmd_with_par( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_CMD_CAL, CALIBRATION_VALUE );
    error_flag = ezocarrierrtd_rsp_check( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_RSP_OK );
    ezocarrierrtd_error_check( error_flag );

    #define DISABLE_CONT_READ   "0"
    log_printf( &logger, "Disable continuous reading mode \r\n" );
    ezocarrierrtd_send_cmd_with_par( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_CMD_CONT_READ, DISABLE_CONT_READ );
    error_flag = ezocarrierrtd_rsp_check( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_RSP_OK );
    ezocarrierrtd_error_check( error_flag );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, "Reading... \r\n" );
    ezocarrierrtd_send_cmd( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_CMD_SINGLE_READ );
    error_flag = ezocarrierrtd_rsp_check( &ezocarrierrtd, EZOCARRIERRTD_RSP_OK );
    ezocarrierrtd_error_check( error_flag );
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

static void ezocarrierrtd_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static void ezocarrierrtd_log_app_buf ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
    }
}

static err_t ezocarrierrtd_process ( ezocarrierrtd_t *ctx ) 
{
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t overflow_bytes = 0;
    int32_t rx_cnt = 0;
    int32_t rx_size = ezocarrierrtd_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( ( rx_size > 0 ) && ( rx_size <= APP_BUFFER_SIZE ) ) 
    {
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > APP_BUFFER_SIZE ) 
        {
            overflow_bytes = ( app_buf_len + rx_size ) - APP_BUFFER_SIZE;
            app_buf_len = APP_BUFFER_SIZE - rx_size;
            memmove ( app_buf, &app_buf[ overflow_bytes ], app_buf_len );
            memset ( &app_buf[ app_buf_len ], 0, overflow_bytes );
        }
        for ( rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] ) 
            {
                app_buf[ app_buf_len++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
        }
        return EZOCARRIERRTD_OK;
    }
    return EZOCARRIERRTD_ERROR;
}

static err_t ezocarrierrtd_rsp_check ( ezocarrierrtd_t *ctx, uint8_t *rsp )
{
    uint32_t timeout_cnt = 0;
    uint32_t timeout = 10000;
    err_t error_flag = EZOCARRIERRTD_OK;
    ezocarrierrtd_clear_app_buf( );
    while ( ( 0 == strstr( app_buf, rsp ) ) &&
    ( 0 == strstr( app_buf, EZOCARRIERRTD_RSP_ERROR ) ) )
    {
        error_flag |= ezocarrierrtd_process( ctx );
        if ( timeout_cnt++ > timeout )
        {
            ezocarrierrtd_clear_app_buf( );
            return EZOCARRIERRTD_ERROR_TIMEOUT;
        }
        Delay_ms( 1 );
    }
    Delay_ms( 100 );
    error_flag |= ezocarrierrtd_process( ctx );
    if ( strstr( app_buf, rsp ) )
    {
        return EZOCARRIERRTD_OK;
     }
    else if ( strstr( app_buf, EZOCARRIERRTD_RSP_ERROR ) )
    {
        return EZOCARRIERRTD_ERROR;
    }
    else
    {
        return EZOCARRIERRTD_ERROR;
    }
}

static void ezocarrierrtd_error_check ( err_t error_flag )
{
    switch ( error_flag )
    {
        case EZOCARRIERRTD_OK:
        {
            ezocarrierrtd_log_app_buf( );
            break;
        }
        case EZOCARRIERRTD_ERROR:
        {
            log_error( &logger, " Error!" );
            break;
        }
        case EZOCARRIERRTD_ERROR_TIMEOUT:
        {
            log_error( &logger, " Timeout!" );
            break;
        }
        default:
        {
            log_error( &logger, " Unknown!" );
            break;
        }
    }
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    Delay_ms( 500 );
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

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