热敏电阻温度传感器

01

传感器原理Sensor Principle

NTC（Negative Temperature Coefficient）热敏电阻是一种负温度系数半导体器件，其阻值随温度升高而呈指数级下降。本次演示采用的是 B3950 型号，在 25℃ 时标准阻值为 10KΩ。

工作原理

NTC 热敏电阻由金属氧化物半导体材料烧结而成。当环境温度上升时，材料内部载流子浓度增大，电阻随之减小；温度下降则电阻增大。通过测量电阻两端电压即可反推温度。

B 值方程（Steinhart-Hart 简化）

NTC 电阻与温度的关系可用 B 值方程近似：

公式 · B 值方程 1 / T = 1 / T₂₅ + (1 / B) · ln(R / R₂₅)

其中 T 为开尔文温度，T₂₅=298.15K (25℃)，R 为当前阻值，R₂₅ 为 25℃ 时的标准阻值，B 即 B3950。

关键参数

B 值

3950

K

R25

10

KΩ

T25

298.15

K

分压式温度采集电路

STM32 的 ADC 无法直接测量电阻，因此采用经典的分压电路：

分压公式 V_PA0 = 3.3V × Rntc / (Rntc + R1)

其中 R1 为 10KΩ 精密参考电阻，Rntc 为 NTC 当前阻值；通过反推即可得到 Rntc：

反推 Rntc Rntc = (3.3V − V_PA0) × R1 / V_PA0

信号链路

Step 1温度变化 → NTC 阻值变化
Step 2Rntc 变化 → PA0 电压变化
Step 3ADC1_IN0 量化 → 12 位数字量 (0~4095)
Step 4数字量 → 电压 → 电阻 → 温度
Step 5OLED 居中显示 Temp:%.1f℃

02

传感器外观Sensor Appearance

以下为本次演示所选用的 NTC 热敏电阻模组实物。模块内部均为 NTC 探头 + 引线 + XH2.0 接头，根据应用场景不同可分为三种安装形态。

外观 1
环形端子式 · 螺丝固定，金属外壳，线长 ~1m

外观 2
螺纹安装式 · M6 螺牙，可穿孔嵌入被测体

外观 3
不锈钢探针式 · 防水封装，可测液体温度

03

硬件电路Hardware Schematic & PCB

演示模块原理图与 PCB 封装展示。模块仅包含一颗 NTC 热敏电阻与一颗 10KΩ 参考电阻，构成最基本的分压式温度采集电路，通过 2 脚 XH 接口输出到主控板。

原理图 · NTC 与 R1(10K) 分压，XH1 接口

PCB 封装 · R1（直插电阻）+ XH1（2P 弯针）

接线说明

XH1 引脚	模块信号	主控连接	说明
`1`	`GND`	主控板 `GND`	分压电阻 R1 接地端，参考地
`2`	`ADC 输入`	`PA0`（`ADC1_IN0`）	分压中点，NTC 与 R1 之间

※ 主控板 3.3V 由板载 LDO 提供；NTC 另一端在板内与 XH1-2 同点引出，10KΩ 上拉参考电阻 R1 接 3.3V。

04

程序分析Program Analysis

演示程序基于 HAL 库编写，核心由 ADC 单次采集 + 50 次滑动平均滤波 + Steinhart-Hart 公式计算 + OLED 显示组成。下面给出关键代码片段与对应的程序流程图。

① 关键宏定义

/* USER CODE BEGIN PD */
#define T25     298.15f     // 25℃ 下的开尔文温度
#define R25     10           // NTC 在 25℃ 时的阻值 (KΩ)
#define B       3950         // 热敏电阻 B 值
/* USER CODE END PD */

② ADC 初始化（PA0 / ADC1_IN0）

hadc1.Instance              = ADC1;
hadc1.Init.ScanConvMode       = ADC_SCAN_DISABLE;
hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
hadc1.Init.ExternalTrigConv   = ADC_SOFTWARE_START;
hadc1.Init.DataAlign          = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
sConfig.Channel              = ADC_CHANNEL_0;     // PA0
sConfig.SamplingTime         = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;

③ 主循环 (while(1))

while (1)
{
    if (HAL_GetTick() - Time_Now >= 10)        // 每 10ms 进入一次
    {
        // 单次 ADC 采集
        HAL_ADC_Start(&hadc1);
        if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 999) == HAL_OK)
            ad_val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
        HAL_ADC_Stop(&hadc1);

        // 滑动平均（50 次）
        if (CNT < 50) {
            Total += ad_val; CNT++;
        } else {                                // 每 500ms 计算一次
            Voltage = (Total/50.0)/4095.0 * 3.3;
            Rntc    = (3.3 - Voltage) * 10 / Voltage;
            temp    = 1.0f / (1.0f/T25 - (log(R25)-log(Rntc)) / B) - 273.15f;
            CNT = 0; Total = 0;
        }

        OLED_Clear();
        OLED_CenterPrintf(24, "Temp:%.1f℃", temp);
        OLED_Update();

        Time_Now = HAL_GetTick();
    }
}

程序流程图（含 while(1) 主循环）

所有连线均为水平 / 垂直（横平竖直），从上到下展示主循环的执行过程。

05

动画演示Live Simulation

通过拖动温度滑块，模拟 NTC 温度变化对 PA0 电压、ADC 数字量以及计算所得温度的影响；同时演示 50 次滑动平均采样的过程。

电路实时示意

3.3V 电源 → NTC → PA0（ADC输入）→ R1(10K) → GND

温度 25.0 ℃

实时数据

NTC 阻值 Rntc

10.00KΩ

PA0 电压

1.650V

ADC 数字量

2048/ 4095

计算温度

25.0℃

OLED 预览 · 0.96 寸 128×64

Temp: 25.0℃

NTC 热敏电阻 温度采集演示

传感器原理Sensor Principle

工作原理

B 值方程（Steinhart-Hart 简化）

关键参数

分压式温度采集电路

信号链路

传感器外观Sensor Appearance

硬件电路Hardware Schematic & PCB

接线说明

程序分析Program Analysis

① 关键宏定义

② ADC 初始化（PA0 / ADC1_IN0）

③ 主循环 (while(1))

程序流程图（含 while(1) 主循环）

动画演示Live Simulation

电路实时示意

实时数据

NTC 热敏电阻温度采集演示