初学者
10 分钟

使用MCP9600和STM32F031K6通过先进的热电技术生成温度数据

用热电创新革命性改变温度传感

Thermo J Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

Thermo J Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

我们的解决方案利用热电原理提供准确的温度测量,确保在每个应用中都能达到最高精度。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Thermo J Click基于Microchip的MCP9600,这是一款热电偶电动势到温度转换器,最大精度为1.5°C。板载的PCC-SMP-J连接器确保了与连接的热电偶的安全连接和准确读数。Thermo J click利用热电原理来测量温度。当热电偶接头,由两种不同导电材料制成,暴露在测量温度(热端)时,电路的开放端将产生电位差(冷端)。在电路的开放端产生的电动势(EMF)可以通过MCP9600 IC的18位增量Σ-Δ AD转换器部分进行测量和转换成数字形式。为了获得所需的温度测量,还需要知道冷端温

度。由于MCP9600具有环境温度的集成测量(冷接头补偿),可以直接从寄存器中读取纠正后的值,使用I2C总线协议。产生的EMF取决于用于热电偶的材料。这些材料是经过标准化并分类的。此点击使用J型热电偶,由铁和康斯坦组成。该设备用于J型探头的测量范围为-150°C到1200°C,但取决于使用的探头。Thermo J click采用专门构造的PPC-SMP-J板载连接器,方便而安全地连接热电偶。MCP9600上有四条ALERT线。这些线可以通过I2C编程,在达到某些温度阈值时将其

设置为高逻辑电平。这些线路被路由到mikroBUS™的AN、RST、PWM和INT引脚。I2C地址可以通过ADDR SEL板载SMD跳线选择。通过此跳线可以更改I2C地址,允许在系统中使用多个这些点击板,每个板都有不同的I2C地址。点击板可以设置为与3.3V或5V一起使用,可从mikroBUS™选择。这可以通过标记为PWR SEL的板载SMD跳线完成。这使得这个点击板可以在广泛范围的不同MCU上使用,包括3.3V和5V兼容的。

Thermo J Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

这种 J 型热电偶是准确测量高温的理想选择。该热电偶具有最大温度测量能力为 480°C(900°F),适用于各种应用场合。它的长度为 2 米,采用 24 AWG 规格的线材,直径为 0.51mm,提供安装灵活性。热电偶配有玻璃编织绝缘层,确保耐久性和可靠性。其连接器为 PCC-SMP 连接器,简化了与各种设置的集成。此外,连接器本体的耐高温性达到 220°C(425°F),进一步提高了其多功能性。具有 J 型校准的这种热电偶是需要精确温度测量的行业和工艺的宝贵工具,即使在苛刻的环境中也能保证准确性和长期可靠性。

Thermo J Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Alert Output 4
PA0
AN
Alert Output 3
PA11
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Alert Output 2
PA8
PWM
Alert Output 1
PA12
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Thermo J Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Stepper 22 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-32 with STM32 MCU 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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

这个库包含 Thermo J Click 驱动的 API。

关键函数:

  • thermoj_check_data_ready - 检查数据就绪状态的函数。

  • thermoj_set_thermocouple_type - 设置热电偶类型传感器配置的函数。

  • thermoj_get_temperature - 获取温度的函数。

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 ThermoJ Click example
 * 
 * # Description
 * This app measured temperature.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization device.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is a example which demonstrates the use of Thermo J Click board.
 * Measured temperature data from the MCP9600 sensor on Thermo J click board.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "thermoj.h"

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

static thermoj_t thermoj;
static log_t logger;
static uint8_t check_data_ready;
static float temperature;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    thermoj_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.

    thermoj_cfg_setup( &cfg );
    THERMOJ_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    thermoj_init( &thermoj, &cfg );

    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "      Thermo J  Click      \r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    
    log_printf( &logger, " Set thermocouple type:  J \r\n" );

    thermoj_set_thermocouple_type( &thermoj, THERMOJ_THERMOCOUPLE_TYPE_J );
    Delay_ms( 1000 );

    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
}

void application_task ( void )
{
    check_data_ready =  thermoj_check_data_ready( &thermoj );

    if ( check_data_ready )
    {
        temperature = thermoj_get_temperature( &thermoj );

        log_printf( &logger, " Temperature : %.2f Celsius\r\n", temperature );
        log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );

        Delay_ms( 1000 );
   }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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