嵌入式温度监测与报警系统设计毕业设计论文.docx

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嵌入式温度监测与报警系统设计毕业设计论文

毕业设计（论文）

题目:

嵌入式温度监测与报警系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

摘要

本设计采用了ARMCOTEX—M3系列芯片STM32F103RCT6为主控芯片，对DS18B20温度传感器进行控制，实现温度采集功能，并在TFTLCD液晶显示屏上显示实时温度。

软件采用μC/OS-Ⅱ嵌入式实时内核与μC/GUI图形界面库来实现多任务管理和UI界面的功能。

利用μC/GUI设计一个具有显示实时温度折线图和控制窗口的UI界面，从而减少按键数量。

同时调用μC/OS-Ⅱ嵌入式实时内核实现多任务管理和利用μC/GUI实现对触摸按键的设置，通过TFTLCD触摸屏上设置的按键进行温度采集的控制。

通过利用软件模拟按键从而简化了系统的软硬件设计，更便于使用人员进行控制操作，同时提高了系统的可维护性和可操作性，达到了节约成本和具有更高效率的目的。

关键词：

微控制器；TFTLCD，DS18B20；温度监测；嵌入式

Abstract

SystemusesARMCOTEX-M3chipsSTM32F103RCT6asmaincontrollerthatcontrolsthetemperaturesensorDS18B20toachievetemperatureacquisitionfunction,anddisplaysreal-timetemperatureontheTFTLCDscreen. ThesoftwareusestheμC/OS-Ⅱembeddedreal-timekernelandμC/GUIgraphicalinterfacelibrarytoimplementthemultipletaskmanagementandUIinterfacefunctions.UsingtheμC/GUIdesignainterfacewhichdisplayareal-timelinegraphoftemperatureandcontrolwindow’sUItoreducethenumberofbuttons.Atthesametime,callingtheμC/OS-ⅡsystemmanagethemultipletaskandusingμC/GUIimplementsettingsoftouch-key.UsingtheTFTLCDtouchscreenbuttonscontrolthetemperatureacquisition.Byusingsimulationkeystosimplifythedesignofsystemhardwareandsoftware,moreeasiertooperatortocontroltheoperation.Meanwhileitcanimprovethemaintainabilityofthesystemandoperability,andachievethepurposeofsavingcostandhigherefficiency.

Keywords:

Microcontroller;TFTLCD,DS18B20;Temperaturemonitoring;Embedded

第1章绪论

1.1课题设计背景及意义

当今现代化建设和国民经济发展迅速。

社会对生产环境和生活环境意识的要求也越来越高。

人们的日常生活和周围环境的温湿度息息相关，石油、化工、航天、制药、档案保管、粮食存储等领域对温度也有着较高的要求。

现在智能手机，可穿戴设备，轻型医疗产品广泛的进入了人们的生活。

其中尤其以苹果公司的产品广为人们喜爱，其产品的主要优点是其用户体验和美观的UI界面更甚于其它品牌。

随着单片机价格的降低与普及，可见现在的电子产品朝着系统集成方向快速发展。

嵌入式温度产品在家庭安全、农业大棚、工业监控等方面越来越广泛。

基于单片机的温度监控系统较传统温度控制系统具有更大的灵活性以及易于扩展功能，是一种低成本、可操作的产品。

本次设计采用STM32系列ARM产品与各种外围电路构成嵌入式温度监测与报警系统，实现对温度的实时监测、温度曲线图显示、温度报警。

通过本次设计掌握温度检测系统的硬件设计，学习了解STM32芯片使用、触摸屏驱等软件编写方法。

熟悉基于μC/OS-Ⅱ嵌入式内核编程，以及μC/GUI图形库编程。

熟练使用AltiumDesigner6.9软件进行PCB布局与布线，熟悉PCB板的制作。

通过课题深入学习相关知识，并巩固所学知识，并熟练综合运用所学知识解决问题，锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。

1.2行业技术发展概况

1600年，伽利略研制出气体温度计，一百年后，出现了酒精温度计和水银温度计。

随着现代工业发展的需要，相继研制出金属丝电阻、温差电动式元件、双金属式温度传感器。

1950年以后，研制了半导体热敏电阻器。

最近随着原材料、加工技术的飞速发展，又相继研制出各种温度传感器。

常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号，绝缘性能不能保证。

但随着技术发展测温技术日趋多元化，温度检测单元朝着集成与数字化方向发展。

国外行业发展比国内早，技术更成熟。

国外对温湿度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。

先是采用模拟式的组合仪器，采集现场信息并进行指示、记录和控制。

80年代末出现了分布式控制系统。

目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。

现在世界各国的温湿度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。

几种温度测量技术分类如下：

（1）薄膜温度传感器

薄膜温度传感器是一种新型的测温传感器，工作原理与普通热电阻，热电偶相同，但它的热接点厚度一般只有几微米。

薄膜温度传感器由于具有体积小、响应时间短、灵敏度高、便于集成等特点，适于测量物体随时间快速变化的温度。

（2）光纤测温技术 

光纤测温技术是在近十多年才发展起来的新技术，目前，这一技术仍处于研 究发展和逐步推广实用的阶段。

在某些传统方法难以解决的测温场合，已逐渐 显露出它的某些优异特性。

但是，正像其他许多新技术一样，光纤测温技术并不 能用来全面代替传统方法，它仅是对传统测温方法的补充。

（3）辐射测温技术

辐射温度计具有无测量上限,响应速度快,以及不接触被测对象因而不影响被测温场等特点。

近年来,随着电子技术的飞速发展、半导体材料的进步及计算机技术的发展与应用,辐射测温技术得到长足的进步和发展。

辐射测温仪器的制造水平、性能指标也有了显著提高,在工业生产、制造行业和科学研究中应用也越来越广泛。

（4）电量式测温

电量式测温方法主要利用材料的电势、电阻或其它电性能与温度的单值关系进行温度测量，包括热电偶温度测量、热电阻和热敏电阻温度测量、集成芯片温度测量等。

以上测量技术是当前应用较为广泛的技术。

在过去的几年里传统的温度监测方式正在被智能化、自动化、无纸化、网络化的温度监测系统所取代，在可以预见，在未来几年里，我国大部分企业将转变温湿度监测方式，统一装配智能化的温度监测系统。

采用当代传感器技术、自动化测控技术、数字通信技术、计算机应用技术等多学科地综合应用，将需要监测的若干个区域内的环境温度进行自动测量、并将其数据24小时不间断地通讯无线的方式传输给监控计算机，实现对各区数据的分区管理，如查看实时数据、软件报警、现场声光报警、数据记录、存储及数据导出及永久保存等，并结合现场的相关温湿度调控设备实现对现场温湿度的监测与自动控制，从而实现了温湿度监测的智能化、自动化、系统化和网络化，为各行业温度监测提供全面、实用的系统解决方案。

1.3课题设计的主要内容

本课题以温度监控与报警为主要研究对象，使用意法半导体公司的STM32F103RCT6处理器为主控制器芯片，基于由Micrium公司提供的μC/OS-II嵌入式内核设计管理多个任务，利用SEGGER提供的μC/GUI图形界面库开发人机交互界面，并整合软硬件形成整体解决方案。

主要工作如下：

（1）对系统功能进行了简单介绍，并详细介绍了意法半导体公司的以Cortex-M3为内核的STM32F103RCT6处理器芯片。

（2）对DS18B20芯片功能和使用方法进行了详细的介绍，并介绍了LCD集成触摸显示屏的基本特性和使用流程。

（3）硬件设计方面制定了以ST