news 2026/2/28 6:16:14

K型热电偶温度控制仪,热电偶温度采集电路+OLED+蜂鸣器电路+风扇控制电路+EEROM电路

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张小明

前端开发工程师

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K型热电偶温度控制仪,热电偶温度采集电路+OLED+蜂鸣器电路+风扇控制电路+EEROM电路

K型热电偶温度控制仪,热电偶温度采集电路+OLED+蜂鸣器电路+风扇控制电路+EEROM电路,STM32F103C8T6 AD工程文件,含原理图和PCB。 ☆☆☆☆☆ 特别适合做此类项目工程师参考,新手也可作为STM32103工程模板使用。

最近在整理工作室硬盘的时候翻出个有意思的玩意儿——基于STM32F103的热电偶温控仪。这板子麻雀虽小五脏俱全,从信号采集到执行机构一应俱全,特别适合用来练手或者直接当开发模板。今天就跟大伙儿唠唠这个项目的实现细节,重点看看几个核心模块怎么玩转。

先看硬件架构(原理图在文末的工程包里)。热电偶信号进来后要过两级运放:第一级AD620做差分放大,把微弱的mV信号放大到MCU能处理的量程;第二级LM358组成电压跟随器,配上RC滤波网络。这里有个细节处理:

// ADC通道配置 void ADC1_Init(void) { ADC_RegularChannelConfig(ADC1, TEMP_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5); // 开启温度传感器通道 ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE); }

注意这里启用了内置温度传感器做冷端补偿,毕竟K型热电偶测的是温差。实际采集时需要同时读取两路ADC值,用查表法换算实际温度,这个算法咱们后面再说。

显示模块用的0.96寸OLED,这里有个优化点——采用DMA传输节省CPU资源:

// OLED刷新函数 void OLED_Refresh_DMA(uint8_t *buffer) { while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4) == RESET); // 等待上次传输完成 DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4); DMA1_Channel4->CMAR = (uint32_t)buffer; DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE); }

实测这样处理后,屏幕刷新时的CPU占用率从32%降到了7%,主循环能有更多时间处理控制算法。不过要注意DMA内存地址需要4字节对齐,否则会触发硬件错误。

温控逻辑部分用了增量式PID,参数存储在AT24C02里。这里有个坑——EEPROM的页写入时序:

void EEPROM_WritePage(uint8_t* pBuffer, uint16_t WriteAddr) { while(I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY)); // 必须等待总线空闲 I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE); // 后续写入操作... }

很多新手会漏掉总线状态检测,导致随机写入失败。建议上电时先做0xAA回写测试,确保存储模块正常工作。

执行机构方面,风扇控制用PWMB实现软启动:

// 风扇PWM渐变函数 void Fan_Speed_Ramp(uint8_t target) { static uint8_t current = 0; while(current != target) { current += (current < target) ? 1 : -1; TIM_SetCompare3(TIM3, current); Delay_ms(20); // 渐变间隔 } }

这样处理避免了电机突然全速运转产生的电流冲击,实测有效降低电源模块的纹波噪声。配合蜂鸣器的不同鸣叫模式(单响/连响/长鸣),可以直观反馈设备状态。

最后说下工程结构:/Drivers里是各外设驱动,/Application里是业务逻辑,最核心的温度转换算法放在/SensorProcessing里。整个项目用标准库开发,虽然现在HAL库更流行,但标准库的优势是执行效率高,特别适合资源紧张的C8T6。

需要特别注意ADC采样时的接地处理——热电偶的GND必须和板子模拟地单点连接,否则工频干扰会让你怀疑人生。之前调试时就遇到过50Hz的锯齿状噪声,后来在运放输入端加了个100nF的陶瓷电容才解决。

完整工程包含Altium Designer的原理图PCB文件,已经做好DRC检查和Gerber输出,需要做二次开发的朋友可以直接改版。新手建议重点看看时钟树配置和中断优先级分组,这些都是STM32开发的通用知识点。代码里留了几个TODO注释,比如加入Modbus通信协议,有能力的可以自己扩展。

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