什么是NTC

NTC是熱敏電阻，其電阻值對溫度變化敏感，在不同的溫度下，可以呈現不同的電阻值。

熱敏電阻有兩類，一類是負溫度系數電阻（NTC），溫度增加時，電阻值降低，另一類是正溫度系數電阻（PTC），溫度增加時，電阻值增加。

熱敏電阻的電阻值計算

NTC的電阻值R與溫度的關系可以近似表示為：

公式1，電阻與溫度函數關系式

其中T是絕對溫度，數值為攝氏溫度+273.15，單位為K（開爾文）。

R0一般取溫度25℃即298.15K時的電阻值，對應的T0取25℃，即298.15K。

B為材料常數．不同的村料或者生產工藝都能導致B的數值發生變化，甚至在熱敏電阻的工作范圍內，B的數值都可能發生變化，而不是嚴格的常數；

因為NTC的電阻與溫度呈非線性的關系，而且存著溫度的增加，溫度隨著溫度變化的變化率越小。

所以隨著溫度的增加，NTC測溫的精度變化；

所以比較適合于溫度變化范圍小的使用場景，比如環境溫度（約為-20℃-50℃）或者是水溫的檢測（0℃-100℃）。

搜索到的一款NTC，按照溫度為25℃的電阻取值，可有5KΩ，10 KΩ等不同的規格，而材料系數B值固定為3950。

我們選擇10K的規格，根據公式1，可以得到這款NTC的電阻與溫度的關系為：

公式2，電阻與溫度的函數關系式

通過excel表格的公式，在excel工作薄的第一列輸入溫度，第二列輸入公式可以得到不同溫度下的電阻值，比如0℃為33.6 KΩ

采用excel計算AD值

NTC測溫電路的設計

NTC測溫核心在于具有ADC功能的MCU，電路比較簡單，只需要將固定的電壓經過另一個高精度的電阻分壓接到NTC電阻，然后將分壓值連接到MCU的ADC輸入口。

如下圖：

NTC測溫電路

R1為1%精度的電阻，R2為NTC，

0.1uF的電容C1除了可以濾除從電源引入或者從電路板感應來的高頻干擾信號，另外當ADC有多路AD輸入在轉換時，MCU的AD模塊需要通過模擬開關切換不同的通道，再進行采樣轉換，電容C1可以在ADC切換通道之后，迅速向采樣電容充電，從而可以提到轉換速度，避免因采樣時間太短而導致測量不準確。

R1上拉的電源應該和MCU的ADC的參考電源共用一個電源（在一般的設計中，MCU的供電電源和ADC的參考電源共用一個電源）。

這是因為：

輸入ADC的AD值為（假設為12位的ADC）：

AD值計算公式

如果上拉的電源ADC的參考電源共用一個電源，可以得到和上位電源無關的一個公式：

AD值計算公式

所以可以消除電源精度對測試的影響，同時減少了計算的復雜性；

NTC測溫軟件的設計

我看到在一個網友的程序設計中，他直接將公式1取對數，通過復雜的對數運算和倒數運算得到溫度值，這是不合適的，

主要是：

普通的單片機不一定提供這樣的數學函數庫。

普通的單片機沒有浮點數運算，浮點數都是轉成整弄運算的，不可避免會有舍入誤差。

單片機做對數，倒數的運算，只能是近似算法，而且會耗費大量的運算時間，可能會到幾百ms級，影響了對其它功能處理的實時性。

公式1只是一個近似公式，B值也并不是一個常數，用這樣具體的解析公式計算，沒有辦法根據實際測量值對計算值進行標定，從而提高測量精度。

我在實際的項目中，采用的是分段線性化的方法，步驟如下：

采用excel表格自動生成C語言中包含AD與溫度的二維數組

將測溫范圍分若干個區間，比如在0-100度的范圍內，分100個區間，每個區間范圍為1℃

計算或者實測每一個區間下限和區間上限的溫度值； 比如區間30℃-31℃，根據公式1計算或者實際測試出30℃以及31℃的AD值。

將這些區間表示為2維數組（這個2維數組也可以通過實際測試形成）；

取出將AD轉換并多次平均之后數值，編歷分段的區間，與這些區間的AD上、下限進行比較，判斷落在哪一個區間，

根據一次函數的公式進行區間內的插值修正：

測試溫度值=區間溫度下限+（區間溫度上限-區間溫度下限）/（區間AD上限-區間AD下限）*（AD測量值-區間AD下限）

最后奉上本人使用的分段線性化的程序：