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【项目实战分享】基于 STM32F407 + ADS1220 的四线制 PT1000 高精度温度采集系统

news 2026/3/26 22:06:23

核心目标

实现四线制 PT1000 的高精度温度测量，测温范围 - 200℃~+850℃；
采用 ADS1220 24 位 Σ-Δ ADC，实现 nV 级电压分辨率；
基于 STM32F407VET6 主控，完成硬件驱动、数据处理与串口输出；

参考这份ADS1220手册，使用 四线制 PT1000 开尔文接法

激励电流（250μA）同时流过PT1000和参考电阻 Rref（2.4kΩ）；
ADS1220 的 REFP0/REFN0 引脚采集 Rref 两端电压作为外部参考源；
最终 ADC 输出 Code ∝ (R_RTD × Gain) / R_REF，消除激励电流 I 的误差，实现高精度比例测量。

STM32CubeMX 配置
SPI1：PA5 (SCLK)、PA6 (MISO)、PA7 (MOSI)、PA4 (CS)
DRDY：PB0，下降沿中断触发，通知 MCU 数据就绪

SPI速率不能太高，2Edge
PA4做CS，PB0触发

点击查看代码

bool ADS1220_Init(void)
{// 初始CS拉高ADS1220_CS_High();HAL_Delay(10);// 复位器件ADS1220_Reset();HAL_Delay(10); // 给复位时间// ****************** 配置寄存器0 ******************// MUX=AIN0-AIN1 (差分输入), GAIN=1 (比例测量最优), PGA_BYPASS=1 (启用旁路，避免PGA饱和)// 解释：四线制RTD测量时，AIN0/AIN1通常短接或作为差分输入，旁路PGA更稳定uint8_t reg0_val = (ADS1220_MUX_AIN0_AIN1 << 4) |  // AINP=AIN0, AINN=AIN1(ADS1220_GAIN_1 << 1) |         // 增益1，配合2.4k RrefADS1220_PGA_BYPASS;             // 关键：PGA旁路，避免共模问题ADS1220_WriteReg(ADS1220_REG_0, reg0_val);// ****************** 配置寄存器1 ******************// 20SPS (50ms周期), 正常模式, 连续转换, 禁用温度传感器uint8_t reg1_val = (ADS1220_DR_20SPS << 5) |(ADS1220_MODE_NORMAL << 3) |(ADS1220_MODE_CONTINUOUS << 2) |(ADS1220_TS_DISABLE << 1) |ADS1220_BCS_DISABLE;ADS1220_WriteReg(ADS1220_REG_1, reg1_val);// ****************** 配置寄存器2 ******************// 关键修改：VREF_EXT0 (使用外部参考源 REFP0/REFN0)// 50/60Hz抑制, 断开低侧开关, IDAC=250uAuint8_t reg2_val = (ADS1220_VREF_EXT0 << 6) |      // <--- 必须用外部参考！(ADS1220_5060_BOTH << 4) |(ADS1220_PSW_DISABLE << 3) |ADS1220_IDAC_250UA;ADS1220_WriteReg(ADS1220_REG_2, reg2_val);// ****************** 配置寄存器3 ******************// IDAC1接AIN3 (激励电流流出到RTD回路), IDAC2禁用, DRDY仅引脚指示uint8_t reg3_val = (ADS1220_I1MUX_AIN2 << 5) | (ADS1220_I2MUX_DISABLE << 2) | 0x00;ADS1220_WriteReg(ADS1220_REG_3, reg3_val);HAL_Delay(10); // 配置完成后延时// 启动连续转换ADS1220_StartConvert();return true;
}