初学者
10 分钟

使用MAX31865和ATmega328P在温度测量中实现无与伦比的精度和可靠性

您超精确温度监测的合作伙伴!

RTD Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

RTD Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

温度控制的精通始于我们的RTD解决方案,精心制作用于PT100铂探头,为精度设定了新的基准。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RTD Click基于Analog Devices的MAX31865,这是一款针对铂电阻温度探测器(RTD)进行优化的电阻到数字转换器。该点击板使用PT100型铂探头进行温度测量。板上有四个螺钉端子,因此可以使用不同类型的PT100探头设计。该点击板可以与2、3或4线PT100探头类

型一起使用。RTD探头通常用于测量−200°C到500°C范围内的温度,但确切的值取决于使用的具体探头。像15位ADC分辨率、输入端口过压保护(高达±45V)、故障检测、快速响应时间(21mS)和SPI接口等功能,使RTD Click成为在精确测量极高和极低温度时的理想选择。

此点击板只能使用3.3V逻辑电压级别操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压级别转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

RTD Click top side image
RTD Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

PT100 3线温度探头是一种先进的RTD铂传感器,专为精确测量高达250°C的温度而设计。该探头与RTD Click板™完美兼容,利用RTD传感器 - 温度敏感电阻器,其电阻会随温度变化而改变。该探头的核心特点是精心制作的铂带,其在0°C时的电阻为100Ω,因此被称为PT100。主要特点包括高达250°C的温度范围,用于增强精度的3线配置,长度为1米(100厘米,3.37英寸),耐用的2B级构造以及0.5英寸的严格公差。无论是在工业还是科学领域,PT100 3线温度探头都能提供可靠且精确的温度读数,确保在各种应用中实现最佳性能。

RTD Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Slock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Data-Ready
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RTD Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 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
Arduino UNO 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RTD Click驱动程序的API。

关键函数:

  • rtd_read_register - 此函数从选择的寄存器中读取数据。

  • rtd_read_temperature - 此函数从温度寄存器中读取数据。

  • rtd_convert_temperature - 此函数将来自温度寄存器的数据转换。

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 
 * \brief Rtd Click example
 * 
 * # Description
 * This app measures temperature and converts the data to celsius degrees.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes RTD click driver, and sets the
 * proper configuration mode for three wire RTD.
 * 
 * ## Application Task  
 * Measures temperature, converts the data to celsius degrees,
 * and displays it on the USB UART.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rtd.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static rtd_t rtd;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    rtd_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.
    rtd_cfg_setup( &cfg );
    RTD_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rtd_init( &rtd, &cfg );
    
    RTD_SET_DATA_SAMPLE_EDGE;

    rtd_write_register( &rtd, RTD_CONFIGURATION, 0xD0 );
    Delay_ms ( 100 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t read_value = 0;
    float converted_value = 0;

    read_value = rtd_read_temperature( &rtd );
    converted_value = rtd_convert_temperature( &rtd, read_value, RTD_REF_RESISTANCE_470 );

    log_printf( &logger, " Current temperature: %.2f \r\n", converted_value );

    Delay_ms ( 300 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END
/*!
 * \file 
 * \brief Rtd Click example
 * 
 * # Description
 * This app measures temperature and converts the data to celsius degrees.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes RTD click driver, and sets the
 * proper configuration mode for three wire RTD.
 * 
 * ## Application Task  
 * Measures temperature, converts the data to celsius degrees,
 * and displays it on the USB UART.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rtd.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static rtd_t rtd;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    rtd_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.
    rtd_cfg_setup( &cfg );
    RTD_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rtd_init( &rtd, &cfg );
    
    RTD_SET_DATA_SAMPLE_EDGE;

    rtd_write_register( &rtd, RTD_CONFIGURATION, 0xD0 );
    Delay_ms ( 100 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t read_value = 0;
    float converted_value = 0;

    read_value = rtd_read_temperature( &rtd );
    converted_value = rtd_convert_temperature( &rtd, read_value, RTD_REF_RESISTANCE_470 );

    log_printf( &logger, " Current temperature: %.2f \r\n", converted_value );

    Delay_ms ( 300 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

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