stm32 内部温度传感器使用

一、STM32内部温度传感器简介

STM32系列微控制器内置了一个温度传感器，可用于测量CPU及其周围环境的温度。该传感器通过ADC（模数转换器）的特定输入通道（通常为ADC1_IN16或ADC1_IN18，具体取决于STM32的型号）连接，将温度转换为模拟电压信号，再由ADC转换为数字值。
STM32内部温度传感器的测量范围通常为-40°C至125°C，精度约为±1.5°C。尽管精度不高，但在许多应用场景中已足够使用，特别是在需要节省成本和简化电路设计的场合。

二、温度传感器工作原理

STM32内部温度传感器的输出电压随温度线性变化。通过读取该电压值，并使用特定的转换公式，可以计算出当前的温度。转换公式通常如下：
温度(°C) = {(V_SENSE - V_25) / Avg_Slope} + 25
其中：
V_SENSE是温度传感器的当前输出电压。
V_25是25°C时V_SENSE的电压值（典型值为1.43V）。
Avg_Slope是温度与V_SENSE曲线的平均斜率（典型值为4.3mV/°C）。

三、硬件配置与软件设置

硬件配置：
选择STM32微控制器型号，确保支持内部温度传感器。
连接必要的电源和接地线。
根据需要，配置用于调试和通信的外部设备（如串口通信模块）。
软件设置：
使用STM32CubeMX或类似的配置工具，启用ADC模块，并配置温度传感器相关的ADC通道（如ADC1_IN16）。
设置ADC的采样时间、分辨率等参数。
启用内部温度传感器功能。
配置串口通信（如USART），以便将温度数据输出到调试终端或上位机。

四、具体例程实现

以下是一个基于STM32 HAL库的简单例程，用于读取内部温度传感器的温度值，并通过串口输出。
#include “stm32f4xx_hal.h”
// ADC句柄声明
ADC_HandleTypeDef hadc1;
// 温度传感器校准参数（典型值）
#define V25_TYPICAL_VALUE 1430 // 25°C时的V_SENSE值（单位为mV）
#define AVG_SLOPE_TYPICAL 4300 // 温度与V_SENSE曲线的平均斜率（单位为μV/°C）
// 初始化ADC
void ADC_Init(void)
{
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};
// 启用ADC1时钟
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();
// 配置ADC1
hadc1.Instance = ADC1;
hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV6;
hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;
HAL_ADC_Init(&hadc1);
// 配置ADC通道（ADC1_IN16，即内部温度传感器）
sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_TEMPSENSOR;
sConfig.Rank = 1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);
// 启用内部温度传感器
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
while(HAL_ADCEx_Calibration_PollForEvent(&hadc1, HAL_ADCEX_CALIBRATION_EVENT) != HAL_OK);

// 启动ADC
HAL_ADC_Start(&hadc1);

}

// 读取温度值
float Read_Temperature(void)
{
HAL_ADC_Start(&hadc1); // 启动ADC转换
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY); // 等待转换完成
uint32_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); // 获取ADC转换结果

// 将ADC值转换为电压值（单位为mV）
float voltage = (adc_value * 3300.0) / 4096.0;
// 使用转换公式计算温度值
float temperature = ((V25_TYPICAL_VALUE - voltage * 1000.0) / AVG_SLOPE_TYPICAL) + 25.0;

return temperature;

}
int main(void)
{
HAL_Init(); // 初始化HAL库
SystemClock_Config(); // 配置系统时钟（根据具体项目需求配置）
MX_GPIO_Init(); // 初始化GPIO（根据具体项目需求配置）
MX_USART2_UART_Init(); // 初始化串口通信（根据具体项目需求配置）
ADC_Init(); // 初始化ADC

while (1)
{
    float temperature = Read_Temperature(); // 读取温度值
    char buffer[50];
    sprintf(buffer, "Temperature: %.2f °C\r\n", temperature); // 格式化温度值为字符串
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)buffer, strlen(buffer), HAL_MAX_DELAY); // 通过串口输出温度值
    HAL_Delay(1000); // 延时1秒
}

}

五、注意事项

温度传感器的线性度：
尽管STM32内部温度传感器的输出电压随温度线性变化，但不同芯片之间的温度变化曲线可能存在偏移。因此，在使用时需要注意这一点，并根据实际情况进行校准。
采样时间：
为了获得准确的温度读数，应确保ADC的采样时间足够长，以充分捕获温度传感器的输出信号。
电源稳定性：
温度传感器的精度受电源稳定性影响。因此，在实际应用中，应确保电源电压稳定，以减少测量误差。