原標題：基于stm32的MAX31865鉑電阻PT100測溫全套資料（原理圖+教程+程序）

硬件方案概述

本方案基于STM32微控制器與MAX31865鉑電阻測溫轉換芯片，實現對PT100鉑電阻傳感器的高精度溫度測量。方案核心器件包括：STM32F103C8T6、MAX31865、PT100傳感器、電源管理與保護電路等。以下內容將對各模塊原理、優選元器件型號、器件作用及選型理由進行詳細闡述，并附帶完整程序示例和電路框圖。

器件選型及功能

STM32F103C8T6微控制器

本方案選用STM32F103C8T6，它采用ARM Cortex-M3內核，主頻72MHz，具備多路SPI、I2C、USART接口，Flash容量64KB，SRAM20KB，性價比高且社區資料豐富。作為主控單元，它負責：

1. 配置并驅動MAX31865，通過SPI總線讀取轉換后的溫度數據。

2. 對采集的數據進行校準與濾波處理。

3. 將溫度值通過串口或LCD顯示模塊輸出，或通過CAN、I2C上傳至上位機。

選型理由：

• 主頻充足，可滿足實時采樣與數據處理需求。

• 豐富的外設接口，便于拓展其他傳感及通信模塊。

• 封裝小巧，適合于工業控制板設計。

MAX31865鉑電阻測量轉換芯片

MAX31865為專用Pt100/Pt1000 RTD-to-Digital轉換器，內置高精度恒流源及24位ΔΣADC，集成抗擾動設計。

功能作用：

• 為PT100提供精確恒流激勵（推薦430μA或1mA）。

• 采集PT100阻值變化并通過高分辨率ADC轉換為數字信號。

• 通過SPI接口輸出溫度值或電阻值。

選型理由：

• 測量精度高，噪聲抑制能力強。

• 軟件驅動簡單，公開資料多。

• 支持故障檢測，如線路斷路或短路報警。

PT100鉑電阻傳感器

推薦型號：上海藍深Pt100鉑電阻，精度0.1級，工業級封裝。

功能作用：

• 將溫度變化轉換為阻值變化（0°C時阻值100Ω，溫度系數約0.385Ω/°C）。

選型理由：

• 精度高、重復性好、溫度范圍寬（-200~+850°C）。

• 工業級封裝，抗振動抗腐蝕。

電源管理與保護電路

1. DC-DC降壓模塊：輸入9~24V，輸出3.3V@1A，推薦型號：Murata OKI-78SR-3.3/W

• 功能：為STM32與MAX31865提供穩定3.3V電源。

• 選型理由：高效率、散熱好、封裝小。

2. EMI濾波器與TVS管：在輸入端增加EMI電感與0.1μF/10μF并聯的陶瓷電容，并在3.3V電源線上并聯一顆SMBJ5.0A TVS管。

• 功能：抑制射頻干擾，保護芯片免受電源浪涌損傷。

• 選型理由：工業現場電磁干擾嚴重，需可靠保護。

電路框圖注釋

1. 9~24V輸入經Murata DC-DC降壓模塊轉換為3.3V。

2. 3.3V為STM32與MAX31865供電，并通過EMI濾波器與TVS管保護。

3. PT100接入MAX31865的RTDIN+、RTDIN-；MAX31865的SPI接口與STM32的SPI1相連。

4. STM32通過USART1輸出數據至PC，或通過I2C接口驅動OLED顯示。

程序設計與實現

開發環境：

• IDE：Keil MDK-ARM 5.34

• 編譯器：ARMCC 6.6

• HAL庫版本：STM32CubeF1 V1.8.0

主要驅動模塊：

1. SPI驅動：配置STM32 SPI1為主機模式，時鐘極性CPOL=0，時鐘相位CPHA=1，數據寬度8位。

2. MAX31865驅動：包括寄存器讀寫、故障檢測、ADC配置、溫度計算。

3. PT100溫度算法：根據國際溫度系數公式，將ADC讀數轉換為電阻值，再根據Callendar–Van Dusen方程計算溫度。

核心代碼片段：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "max31865.h"

void SystemClock_Config(void) { /* 系統時鐘配置 */ }

SPI_HandleTypeDef hspi1;

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_SPI1_Init();
    MAX31865_Init(MAX31865_PT100_3WIRE, MAX31865_RANGE_430UA);

    while (1) {
        float temperature = MAX31865_ReadTemperature();
        printf("Temperature: %.2f°C
", temperature);
        HAL_Delay(500);
    }
}

詳細驅動說明

MAX31865_Init：

• 配置測量類型（2線、3線或4線PT100）

• 設置恒流源電流：0.1mA或0.43mA

• 啟用偏置電壓與濾波器

MAX31865_ReadTemperature：

1. 讀取MSB、LSB寄存器，獲取24位ADC原始值。

2. 根據ADC分辨率與參考電流計算PT100電阻值。

3. 調用Callendar–Van Dusen方程反算溫度值。

項目調試與校準

1. 使用萬用表測量PT100實際阻值，與程序輸出值對比，驗證ADC讀數準確性。

2. 在0°C水槽和100°C沸水環境中進行標定，調整系數以消除系統誤差。

3. 通過加裝軟件濾波（移動平均或卡爾曼濾波）抑制測量噪聲。

方案優勢與擴展

• 方案測溫精度高（理論±0.1°C以內），穩定性好。

• 采用模塊化設計，易于維護與升級。

• 可擴展多路PT100通道或添加I2C/SPI傳感器。

結論

本方案基于STM32與MAX31865，實現對PT100鉑電阻的高精度測溫。通過優選元器件、完善的電源保護與詳細程序設計，可滿足工業環境下的可靠測溫需求。希望該全套資料能夠幫助工程師快速搭建并應用。