嵌入式系统课程设计

1、嵌入式系统课程设计姓名：班级：学号：目录:一. 系统要求二. 设计方案三. 程序流程图四. 软件设计五. 课程总结与个人体会一、系统要求使用STM32F103乍为主控CPU设计一个温度综合测控系 统，具体要求：1 、使用热敏电阻或者内部集成的温度传感器检测环境 温度，每0.1秒检测一次温度，对检测到的温度进行数字滤 波（可以使用平均法）。记录当前的温度值和时间。2 、使用计算机，通过串行通信获取STM32F103检测到的温度和所对应的时间。3 、使用计算机进行时间的设定。4 、使用计算机进行温度上限值和下限值的设定。5 、若超过上限值或者低于下限值，则STM32进行报警提示。二、设计方案本次课

2、程设计的要求是使用 STM32F10设计一个温度测控系统， 这款单片机集成了很多的片上资源， 功能十分强大，我使用了以下部 分来完成课程设计的要求：1、STM32F10内置了 3个12位A/D转换模块，最快转换时间为1us。本次课程设计要求进行温度测定，于是使用了其中一个ADC对片上温度传感器的内部信号源进行转换。当有多个通道需要采集信号 时，可以把ADC配置为按一定的顺序来对各个通道进行扫描转换，本设计只采集一个通道的信号，所以不使用扫描转换模式。本设计需要循环采集电压值，所以使用连续转换模式。2、本次课程设计还使用到了 DMA DMA是一种高速的数据传输操作，允许在外部设备和储存器之间利用

3、系统总线直接读写数据，不需要微处理器干预。使能ADC的DMA接口后，DMA空制器把转换值从ADC 数据寄存器（ADC_DR中转移到变量 ADC_ConvertedValue中，当DMA 传输完成后，在main函数中使用的ADC_ConvertedValue的内容就是 ADC专换值了。3、STM32内部的温度传感器和 ADCx_IN16输入通道相连接，此 通道把传感器输出的电压值转换成数字值。 STM内部的温度传感器支 持的温度范围：-40到125摄氏度。利用下列公式得出温度温度（° C） = （V25 - VSENSE） / Avg_Slope + 25式中V25是VSENSES 2

4、5摄氏度时的数值（典型值为1.42V）Avg_Slope是温度与VSENS曲线的平均斜率（典型值为 4.3mV/C）利用均值法对转换后的温度进行滤波，将得到的温度通过串口输出。文档大全4、本设计采用了 USART作为串行通信接口，来进行时间、温度 的传输，以及进行时间和温度上下限的设定。5、当温度超过上下限时，开发板上的灯会相应亮起作为警报， 使用了 GPIO配置引脚。6、时间计时使用了 systick时钟，并配置其中断，由此进行一 秒定时，实现时钟的实时显示。7、时间设定部分参考了一个两位数字读取的函数，在进入主循 环前设定参数，从而避免了在串口中断中输入只能一次性输入所有参 数的弊端。三、

5、程序流程图四、软件设计用到的库文件：stm32f10x_adc.h , stm32f10x_dma.h , stm32f10x_flash.h ,stm32f10x_gpio.h , stm32f10x_rcc.h , stm32f10x_usart.h , misc.h 自己编写的文件：main.c , stm32f10x_it.c , stm32f10x_it.hmain文件：#i nclude "stm32f10x.h"#i nclude "stdarg.h"#i nclude "stdio.h"#defi ne ADC1_DR

6、_Address (ui nt32_t)0x4001244C) exter n _10 u16 ADC_Co nvertedValue;exter n _IO u16 calculated_temp;_IO u16 Curre nt_Temp;un sig ned char sec=0 ,min=0,hour=0;typedef structint tm_sec;int tm_mi n;int tm_hour;rtc_time;rtc_time systmtime;_IO u16 upper_bo und;_10 u16 lower_bou nd;/static uint8_t USART_S

7、ca nf(uin t32_t value);void Time_Regulate(rtc_time *tm);un sig ned int Timin gDelay=O;un sig ned int KEY_ON;un sig ned int KEY_OFF;void Delay(u32 count)u32 i=0;for(;i<co un t;i+);void LED_GPIO_C on fig()GPIOn itTypeDef GPIOni tStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); / 使能 P

8、D端口时钟GPIOn itStructure.GPIO_Pi n=GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;LED0->PD.8端口配置GPIOn itStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;/ 推挽输出GPIOnitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz; /IO 速 度50MHzGPIOnit(GPIOD, &GPIOnitStructure);/根据设定参数初始化GPIOB.5void SysTick_I nit()if (SysTick_Co nf

9、ig(SystemCoreClock / 1000)while(1);SysTick->CTRL &= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; 关闭滴答定时器 SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; 开启滴答定时器 void Delay_ms_10 u32 n Time)Timi ngDelay=n Time;SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; 打开while(Timi ngDelay != 0);void RCC_Co nfig(void)/ 配置时钟RCC_AHB

10、PeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);/DMARCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);/ADC1 and GPIOCRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/USARTRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); / 使能PD端口时钟LED void GPIO_Co nf

11、ig(void) GPIOn itTypeDef GPIOni tStructure;/*C onfig PA.01 (ADC1)*/GPIOni tStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIOni tStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIOni t(GPIOC, & GPIOn itStructure);/*Co nfig LED */GPIOn itStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;/推挽输出GPIOnitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_

12、50MHz;IO速 度50MHzGPIOnit(GPIOD, &GPIOnitStructure);/根据设定参数初始化GPIOB.5/*C onfig USART */* Con figure USART1 Tx (PA.09) as alternate fu nctio n push-pull */GPIO_I nitStructure.GPIO_Pi n = GPIO_Pin_9;GPIOni tStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIOni tStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MH z;GPIOni

13、 t(GPIOA, & GPI Oni tStructure);/* Con figure USART1 Rx (PA.10) as in put floati ng */GPIOn itStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIOni tStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIOni t(GPIOA, & GPI Oni tStructure);void DMA_Co nfig(void)/* DMA cha nn ell con figuration */DMA_I nitTypeDef D

14、MA_I ni tStructure;DMA_DeI ni t(DMA1_Cha nn ell);DMA_I nitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr= ADC1_DR_Address;/*ADC?*/DMA_I nitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32 )&ADC_Co nvertedValue;DMA_I nitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;DMA_I nitStructure.DMA_BufferSize = 16;DMA_I nitStructure.DMA_

15、Peripherall nc = DMA_PeripheralI nc_Disable;DMA_I nitStructure.DMA_Memoryl nc = DMA_MemoryI nc_Disable;DMA_I nitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;DMA_I nitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord;DMAnitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;DMAnitStruct

16、ure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;DMA_I ni tStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;DMA_I nit(DMA1_Cha nn el1, & DMA_I nitStructure);/* En able DMA cha nn el1 */DMA_Cmd(DMA1_Cha nn ell, ENABLE);void ADC1_Co nfig(void) ADCn itTypeDef ADCn itStructure;ADCni tStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_l ndepe nd

17、ent;ADCni tStructure.ADC_Sca nCon vMode = ENABLE ;ADCni tStructure.ADC_Co ntin uousC on vMode = ENABLE;ADCn itStructure.ADC_ExternalTrigCo nv:ADC_ExternalTrigCo nv_No ne;ADCn itStructure.ADC_DataAlig n = ADC_DataAlign_Right;ADCni tStructure.ADC_NbrOfCha nnel = 1;ADCn it(ADC1, &ADCni tStructure);

18、/* ADC1 regular cha nn el16 con figuration */ADC_RegularCha nn elCo nfig(ADC1,ADC_Cha nn el_16,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_TempSe nsorVrefi ntCmd(ENABLE);ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);ADC_ResetCalibratio n(ADC1);while(ADC_GetResetCalibratio nStatus(ADCI);ADC_StartCalibratio n(AD

19、C1);while(ADC_GetCalibratio nStatus(ADCI);ADC_SoftwareStartC on vCmd(ADC1, ENABLE);void USART1_Co nfig(void)USART_I ni tTypeDef USART_I ni tStructure;USART_I ni tStructure.USART_BaudRate = 9600;USART_I ni tStructure.USART_WordLe ngth = USART_WordLe ngth_8b;USART_I nitStructure.USART_StopBits = USART

20、_StopBits_1;USART_I ni tStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;USART_I ni tStructure.USART_HardwareFlowCo ntrolUSART_HardwareFlowCo ntrol_No ne;USART_I ni tStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;USART_I ni t(USART1, & USART_I nitStructure);/ USART_ITCo nfig(USART1,USART_IT_RXNE,

21、ENABLE?);接收使能/ USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE);/ 发送使能USART_Cmd(USART1,ENABLE); / 启动串口static uint8_t USART_Sca nf(ui nt32_t value)/字符串读取函数uin t32_t index = 0;uin t32_t tmp2 = 0, 0;while (index < 2)/* Loop un til RXNE = 1 */while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) =RESET)tmpi

22、ndex+ = (USART_ReceiveData(USART1);if (tmpi ndex - 1 < 0x30) | (tmpi ndex -1 > 0x39)printf("nr请输入有效数字0到9 ->:");in dex-;in dex = (tmp1 - 0x30) + (tmp0 - 0x30) * 10);/* Checks */if (in dex > value)printf("nr请输入有效数字0到%d", value);retur n 0xFF;retur n in dex;void Time_Regu

23、late(rtc_time *tm)时间设定函数uin t32_t Tmp_HH =0xFF, Tmp_MI = 0xFF, Tmp_SS = 0xFF;uin t32_t Tmp_up = 0xff,Tmp_low = 0xff;prin tf("r nprin tf("r n设定温度范围"); 输入温度上限:");while (Tmp_up = 0xFF)Tmp_up = USART_Sca nf(99);printf("nr温度上限为 %0.2d Cnr", Tmp_up);upper_bo und = Tmp_up;/prin

24、tf("rn输入温度下限：")；while (Tmp_low = 0xFF)Tmp_low = USART_Sca nf(99);prin tf("nr温度下限为 %0.2d Cnr", Tmp_low);lower_bo und =Tmp_low;prin tf("r n设定时间");Tmp_HH = OxFF;printf("rn设定小时:");while (Tmp_HH = 0xFF)Tmp_HH = USART_Sca nf(23);printf("nr设定小时为 dnr", Tmp_H

25、H );tm->tm_hour= Tmp_HH;Tmp_MI = 0xFF;printf("rn设定分钟:");while (Tmp_MI = 0xFF)Tmp_MI = USART_Sca nf(59);printf("nr设定分钟为 dnr", Tmp_MI);tm->tm_mi n= Tmp_MI;Tmp_SS = OxFF;prin tf("r n设定秒:");while (Tmp_SS = OxFF)Tmp_SS = USART_Sca nf(59);printf("nr设定秒为 %dnr",

26、 Tmp_SS);tm->tm_sec= Tmp_SS;int fputc(i nt ch, FILE *f)/重定向函数USART_Se ndData(USART1, (un sig ned char) ch);/ while (!(USART1->SR & USART_FLAG_TXE);while( USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!= SET); return (ch);/*主函数int main(v oid)#ifdef DEBUG#en difSysTickni t();LED_GPIO_Co nfig();RC

27、C_C on fig();GPIO_Co nfig();DMA_Co nfig();ADC1_Co nfig();USART1_Co nfig();Delay(5000);Time_Regulate(&systmtime);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_9);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11);sec=systmtime.tm_sec;min=systmtime.tm_mi n;hour=systmt

28、ime.tm_hour;while(1)sec+;if(sec=60)sec=0 ;min+;if(mi n=60)min=0;hour+;if(hour=24)hour=0;温度下prin tf("r n当前时间： d :%d :%d rn", hour,mi n,sec);prin tf("r n当前温度：%02d C温度上限：%02d C限: %02d C rn",Average_Temp,upper_bound,lower_bound);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8);GPIO_SetBits(GPIOD, GPI

29、0_Pin_9);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11);if(i nt)Curre nt_Temp) > (i nt)upper_bo un d)GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8);else if(i nt)Curre nt_Temp) < (i nt)lower_bo un d) GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11); elseGPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8);GPIO_SetBits(GPIO

30、D, GPIO_Pin_9);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11);Delay_ms(1000);stm32f10x_it.c 文件：In cludes/*/#i nclude "stm32f10x_it.h"/* Private fun cti ons*/void display(void)un sig ned char ad_data,ad_value_max,ad_value_m in; ad_data=Curre nt_Temp;if(ad_sample_cnt=O)ad_

31、value_max=ad_data; ad_value_m in=ad_data;else if(ad_data<ad_value_m in)ad_value_m in=ad_data;else if(ad_data>ad_value_max) ad_value_max=ad_data;ad_value_sum+=ad_data;ad_sample_c nt+;if(ad_sample_c nt=1O)ad_value_sum-=ad_value_mi n; ad_value_sum-=ad_value_max; ad_value_sum/=8;calculated_temp=ad

32、_value_sum; ad_sample_c nt=O;ad_value_m in=0; ad_value_max=0;void SysTick_Ha ndler(void)Timi ngDelay-;ADC_tempValueLocal = ADC_Co nvertedValue;/prin tf("n %02d n, ADC_Co nvertedValue");Curre nt_Temp=(V25-ADC_tempValueLocal)/Avg_Slope+25;temp_sum+=Curre nt_Temp;temp_c nt+;if(temp_cnt>=10)temp_cnt=0;temp_sum/=1