嵌入式系统课程设计温度检测报警系统

1、实用标准文档嵌入式系统课程设计姓名:班级:学号:文案大全耳录:系统要求设计方案三. 程序流程H四. 软件设计五.课程总结与个人体会、系统要求使用 STM32F103 作为主控 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。

2、、设计方案本次课程设计的要求是使用 STM32F103 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，我使用了以部分来完成课程设计的要求：1 、STM32F103 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

3、数据传输操作，允许在外部设备和储存器之间利用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 控制器把 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 转换值了。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

4、度(° C) = (V25 - VSENSE) / Avg_Slo pe + 25式中V25是VSENSE在25摄氏度时的数值（典型值为1.42V ）Avg_Slope 是温度与 VSENSE 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。4 、本设计采用了 USART1 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，由此进行秒定时，实现时钟的实时显示。7

5、、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。实用标准文档三、程序流程图开始各模块初始化显示当前时间温度屮实用标准文档"否警告灯全灭四、软件设计用到的库文件:文案大全stm32f10x adc.h stm32f10x dma.h stm32f10x flash.hstm32f10x_gpio.h, stm32f10x_rcc.h , stm32f10x_usart.h , misc.h自己编写的文件:main.c , stm32f10x_it.c , stm32f10x_it.h main文件:#in c

6、lude "stm32f10x.h" #i nclude "stdarg.h"#i nclude "stdio.h"#defi ne ADC1_DR_Address(ui nt32_t)0x4001244C)extern10 u16 ADC ConvertedValue;exter n _IO u16 calculated_te mp;_IO u16 Curre nt_Temp;un sig ned char sec=0 ,min=0,hour=0;typ edef structint tm_sec;int tm_mi n;int t

7、m_hour;rtc_time;rtc_time systmtime;IO u16 upper_bound;IO u16 lower_bound;/static uint8_t USART_Scanf(uint32_t value); void Time_Regulate(rtc_time *tm);unsigned int TimingDelay=0;unsigned int KEY_ON;unsigned int KEY_OFF;void Delay(u32 count)u32 i=0;for(;i<count;i+);void LED_GPIO_Config()GPIO_InitT

8、ypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); / 使能 PD 端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_PinGPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;/LED0->PD.8 端口配置/ 推挽/IO 速度GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 输出/ 根据设定参数初始化GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_5

9、0MHz; 50MHzGPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);GPIOB.5void SysTick_Init() if (SysTick_Config(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(_IO u32 nTime)TimingDelay=nTime;SysTick-&g

10、t;CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;/ 打开 while(TimingDelay != 0);void RCC_Config(void)/ 配置时钟RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);/DMARCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);/ADC1 and GPIOCRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1RCC_APB2Periph_GPIOA, ENA

11、BLE);/USART/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); 使能 PD 端口时钟 LEDvoid GPIO_Config(void)GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/*Config PA.01 (ADC1)*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);/*Config LE

12、D */GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 50MHz/ 推挽/IO 速度GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);GPIOB.5/ 根据设定参数初始化/*Config USART */* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate function push-pull */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin

13、_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/* Configure USART1 Rx (PA.10) as input floating */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(G

14、PIOA, &GPIO_InitStructure);void DMA_Config(void)/* DMA channel1 configuration */DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;DMA_DeInit(DMA1_Channel1);DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr /*ADC?*/ADC1_DR_Address;DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr(u32)&ADC_ConvertedValue;DMA_InitStructure.DMA_DIR

15、= DMA_DIR_PeripheralSRC;DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 16;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSizeDMA_PeripheralDataSize_HalfWord;DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSizeDMA_Memory

16、DataSize_HalfWord;DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); /* Enable DMA channel1 */DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); void ADC1_Config(void) ADC_InitTy

17、peDef ADC_InitStructure;ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE ; ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvADC_ExternalTrigConv_None;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;ADC_InitSt

18、ructure.ADC_NbrOfChannel = 1;ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);/* ADC1 regular channel16 configuration */1,ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);ADC_ResetCalibration(ADC1); while(A

19、DC_GetResetCalibrationStatus(ADC1);ADC_StartCalibration(ADC1);while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1);ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);void USART1_Config(void)USART_InitTypeDef USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b

20、;USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl USART_HardwareFlowControl_None;USART_Mode_RxUSART_InitStructure.USART_Mode =USART_Mode_Tx;USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);/USART_ITCon

21、fig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); /USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE);USART_Cmd(USART1,ENABLE); / 启动串口接收使能/ 发送使能static uint8_t USART_Scanf(uint32_t value)/字符串读取函数uint32_t index = 0;uint32_t tmp2 = 0, 0;while (index < 2) /* Loop until RXNE = 1 */while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLA

22、G_RXNE) =RESET) tmpindex+ = (USART_ReceiveData(USART1);if (tmpindex - 1 < 0x30) | (tmpindex -1 > 0x39) printf("nr 请输入有效数字 0 到 9 ->: "); index-;index = (tmp1 - 0x30) + (tmp0 - 0x30) * 10); /* Checks */if (index > value)printf("nr 请输入有效数字 0 到 %d", value); return 0xFF;re

23、turn index;void Time_Regulate(rtc_time *tm)/ 时间设定函数uint32_t Tmp_HH =0xFF, Tmp_MI = 0xFF, Tmp_SS = 0xFF;uint32_t Tmp_up = 0xff,Tmp_low = 0xff;printf("rn 设定温度范围 ");printf("rn 输入温度上限 : ");while (Tmp_up = 0xFF) Tmp_up = USART_Scanf（99）;printf（"nr 温度上限为 %0.2d Cnr", Tmp_up）;

24、upper_bound = Tmp_up;/ printf（"rn 输入温度下限 : "）;while （Tmp_low = 0xFF） Tmp_low = USART_Scanf（99）;printf（"nr 温度下限为 %0.2d Cnr", Tmp_low）;lower_bound = Tmp_low;printf（"rn 设定时间 "）;Tmp_HH = 0xFF;printf（"rn 设定小时 : "）;while （Tmp_HH = 0xFF）Tmp_HH = USART_Scanf（23）;print

25、f（"nr 设定小时为 %dnr", Tmp_HH ）;tm->tm_hour= Tmp_HH;Tmp_MI = 0xFF;printf("rn 设定分钟 : ");while (Tmp_MI = 0xFF)Tmp_MI = USART_Scanf(59);printf("nr 设定分钟为 %dnr", Tmp_MI);tm->tm_min= Tmp_MI;Tmp_SS = 0xFF;printf("rn 设定秒: ");while (Tmp_SS = 0xFF)Tmp_SS = USART_Scanf

26、(59);printf("nr 设定秒为 %dnr", Tmp_SS);tm->tm_sec= Tmp_SS;int fputc(int ch, FILE *f)/ 重定向函数USART_SendData(USART1, (unsigned char) ch);/ while (!(USART1->SR & USART_FLAG_TXE);while( USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!= SET); return (ch);主函数/*/ int main(void)#ifdef DEBUG#endifS

27、ysTick_Init();LED_GPIO_Config();RCC_Config();GPIO_Config();DMA_Config();ADC1_Config();USART1_Config();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=

28、systmtime.tm_min; hour=systmtime.tm_hour;while(1)sec+;if(sec=60) sec=0;min+; if(min=60)min=0;hour+;if(hour=24)hour=0;printf("rn printf("rn 限： %02d C当前时间： %d :%d :%d rn", hour,min,sec);当前温度： %02d C 温度上限： %02d C 温度下 rn",Average_Temp,upper_bound,lower_bound);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO

29、_Pin_8);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_9);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11);if(int)Current_Temp) > (int)upper_bound)GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8);else if(int)Current_Temp) < (int)lower_bound)GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11);elseGPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8

30、);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_9);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11);Delay_ms(1000);stm32f10x_it.c 文件：/*Includes*/#include "stm32f10x_it.h"/* Private functions*/void display(void)unsigned char ad_data,ad_value_max,ad_value_min;ad_data=Current_Temp;if(ad_sampl

31、e_cnt=0)ad_value_max=ad_data; ad_value_min=ad_data;else if(ad_data<ad_value_min)ad_value_min=ad_data;else if(ad_data>ad_value_max)ad_value_max=ad_data;ad_value_sum+=ad_data;ad_sample_cnt+;if(ad_sample_cnt=10)ad_value_sum-=ad_value_min; ad_value_sum-=ad_value_max; ad_value_sum/=8; calculated_te

32、mp=ad_value_sum; ad_sample_cnt=0;ad_value_min=0;ad_value_max=0;void SysTick_Handler(void)TimingDelay-;ADC_tempValueLocal = ADC_ConvertedValue; /printf("n %02d n, ADC_ConvertedValue");Current_Temp=(V25-ADC_tempValueLocal)/Avg_Slope+25;temp_sum+=Current_Temp;temp_cnt+;if(temp_cnt>=10)temp_cnt=0;temp_sum/=10;Average_Temp=temp_sum;t