NTC是負溫度係數的熱敏電阻，電阻值與溫度有著對應的關係

因為NTC的阻值與溫度有著對應的關係，所以只要我們知道它當前的電阻值就可以得到對應的溫度，將溫度與電阻值的資料做成一張線性化圖表就可以了。

NTC測溫方法使用NTC測溫我們需要用到帶ADC功能的MCU，當然我們是沒有辦法直接測量到電阻值大小的。但可以透過電阻分壓，測出當前電壓值，然後計算得到電阻值參考電壓值必須是準確的，與NTC串聯的固定電阻與需要精確的，當NTC的阻值發生變化時，ADC就會測出不同的電壓，Vacd=5x(Rntc/(Rntc+R2))，R2是固定的，得到Vacd就可以算出Rntc的阻值

NTC是負溫度係數的熱敏電阻，隨著溫度的升高電阻值變小，電阻值和溫度值呈現一定的關係曲線，透過計算當前的電阻值便可以得出環境溫度。NTC在家電行業應用非常廣發，如熱水器、咖啡機、消毒櫃中等對測溫精度要求不高的的產品上有較多應用。

1NTC測溫硬體電路設計

NTC的硬體設計非常簡單，只需要和定值電阻串聯分壓，在溫度變化時採集實時的電壓值即可。其硬體設計如下所示：

以初始值為100K的NTC熱敏電阻為例，將NTC和等值的精密電阻串聯，在室溫狀態下，兩電阻值相等，公共點的電壓為1/2VCC，隨著溫度的升高，NTC的電阻值下降，公共點的電壓變小。微控制器採集該電壓值，即可計算出當前的電阻值，並進一步計算出所對應的溫度值，從而實現測溫功能。

2NTC測溫的程式設計

上面已經介紹了硬體原理以及電壓值的變化方法，下面就需要透過設計程式來計算電阻值和所對應的溫度值。這裡有兩種方法，第一種是查表法，第二種是根據公式計算。介紹第二種。

下圖就是我在專案中所使用的兩條比較關鍵的語句。一條用來結算電阻值，一條根據電阻值結算當前的溫度值。

由於NTC的電阻值與B值以及開爾文溫度都相關，計算公式為：

Rt = R *EXP(B*(1/T1-1/T2))

其中R為初始值，即室溫下的溫度值，本例為100K，T2=(273.15+25)，T1為所要求的值，B為NTC的B值，這裡為3950，透過以上公式變形後就可以得出程式中的第二個語句。這裡所得到的關係就是一條線性曲線，但是該線性曲線會有誤差，需要後邊的程式來修正，修正程式這裡不提供。

透過以上就可以透過NTC的電阻值計算出當前的環境溫度。

什麼是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，一類是負溫度係數電阻(NTC)，溫度增加時，電阻值降低，另一類是正溫度係數電阻(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與溫度的關係可以近似表示為：

公式1,電阻與溫度函式關係式

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範圍內，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係，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；

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

下圖是在淘寶上搜索到的一款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。

從淘寶搜尋到的一款NTC

我們選擇10K的規格，根據公式1，可以得到這款NTC的電阻與溫度的關係為：

公式2,電阻與溫度的函式關係式

透過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

採用excel計算AD值

NTC測溫電路的設計

NTC測溫核心在於具有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，然後將分壓值連線到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訊號，另外當ADC有多路AD輸入在轉換時，MCU的AD模組需要透過模擬開關切換不同的通道，再進行取樣轉換，電容C1可以在ADC切換通道之後，迅速向取樣電容充電，從而可以提到轉換速度，避免因取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，同時減少了計算的複雜性；

NTC測溫軟體的設計

我看到在一個網友的程式設計中，他直接將公式1取對數，透過複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：

普通的微控制器不一定提供這樣的數學函式庫

普通的微控制器沒有浮點數運算，浮點數都是轉成整弄運算的，不可避免會有舍入誤差。

微控制器做對數，倒數的運算，只能是近似演算法，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值也並不是一個常數，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。

我在實際的專案中，採用的是分段線性化的方法，步驟如下：

採用excel表格自動生成C語言中包含AD與溫度的二維陣列

將測溫範圍分若干個區間，比如在0-100度的範圍內，分100個區間，每個區間範圍為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維陣列（這個2維陣列也可以透過實際測試形成）；

取出將AD轉換並多次平均之後數值，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，

根據一次函式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)

最後奉上本人使用的分段線性化的程式：

分段線性化程式