完整word版嵌入式系统课程设计温度检测报警系统.docx
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完整word版嵌入式系统课程设计温度检测报警系统
嵌入式系统课程设计
姓名:
班级:
学号:
目录:
1.系统要求
2.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,我使用了以下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
温度(°C)={(V25-VSENSE)/Avg_Slope}+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。
3、程序流程图
4、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.h
main文件:
#include"stm32f10x.h"
#include"stdarg.h"
#include"stdio.h"
#defineADC1_DR_Address((uint32_t)0x4001244C)
extern__IOu16ADC_ConvertedValue;
extern__IOu16calculated_temp;
__IOu16Current_Temp;
unsignedcharsec=0,min=0,hour=0;
typedefstruct
{
inttm_sec;
inttm_min;
inttm_hour;
}rtc_time;
rtc_timesystmtime;
__IOu16upper_bound;
__IOu16lower_bound;
//staticuint8_tUSART_Scanf(uint32_tvalue);
voidTime_Regulate(rtc_time*tm);
unsignedintTimingDelay=0;
unsignedintKEY_ON;
unsignedintKEY_OFF;
voidDelay(u32count)
{
u32i=0;
for(;i } voidLED_GPIO_Config() { GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD,ENABLE);//使能PD端口时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;//LED0-->PD.8端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//IO速度50MHz GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);//根据设定参数初始化GPIOB.5 } voidSysTick_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 } voidDelay_ms(__IOu32nTime) { TimingDelay=nTime; SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//打开 while(TimingDelay! =0); } voidRCC_Config(void)//配置时钟 { RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);//DMA RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1|RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);//ADC1andGPIOC RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//USART RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD,ENABLE);//使能PD端口时钟LED } voidGPIO_Config(void) { GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; /***ConfigPA.01(ADC1)***/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN; GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure); /***ConfigLED***/ GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//IO速度50MHz GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);//根据设定参数初始化GPIOB.5 /***ConfigUSART***/ /*ConfigureUSART1Tx(PA.09)asalternatefunctionpush-pull*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); /*ConfigureUSART1Rx(PA.10)asinputfloating*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); } voidDMA_Config(void) { /*DMAchannel1configuration*/ DMA_InitTypeDefDMA_InitStructure; DMA_DeInit(DMA1_Channel1); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=ADC1_DR_Address;/*ADC? ? */ DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)&ADC_ConvertedValue; DMA_InitStructure.DMA_DIR=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_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_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); /*EnableDMAchannel1*/ DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE); } voidADC1_Config(void) {ADC_InitTypeDefADC_InitStructure; ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=ENABLE; ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE; ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None; ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right; ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=1; ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure); /*ADC1regularchannel16configuration*/ ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_16,1,ADC_SampleTime_55Cycles5); ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE); ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE); ADC_Cmd(ADC1,ENABLE); ADC_ResetCalibration(ADC1); while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); ADC_StartCalibration(ADC1); while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE); } voidUSART1_Config(void) { USART_InitTypeDefUSART_InitStructure; USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600; USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1,&USART_InitStructure); //USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//接收使能 //USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE);//发送使能 USART_Cmd(USART1,ENABLE);//启动串口 } staticuint8_tUSART_Scanf(uint32_tvalue)//字符串读取函数 { uint32_tindex=0; uint32_ttmp[2]={0,0}; while(index<2) { /*LoopuntilRXNE=1*/ while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE)==RESET) { } tmp[index++]=(USART_ReceiveData(USART1)); if((tmp[index-1]<0x30)||(tmp[index-1]>0x39)) { printf("\n\r请输入有效数字0到9-->: "); index--; } } index=(tmp[1]-0x30)+((tmp[0]-0x30)*10); /*Checks*/ if(index>value) { printf("\n\r请输入有效数字0到%d",value); return0xFF; } returnindex; } voidTime_Regulate(rtc_time*tm)//时间设定函数 { uint32_tTmp_HH=0xFF,Tmp_MI=0xFF,Tmp_SS=0xFF; uint32_tTmp_up=0xff,Tmp_low=0xff; printf("\r\n设定温度范围"); printf("\r\n输入温度上限: "); while(Tmp_up==0xFF) { Tmp_up=USART_Scanf(99); } printf("\n\r温度上限为%0.2dC\n\r",Tmp_up); upper_bound=Tmp_up; //------------------- printf("\r\n输入温度下限: "); while(Tmp_low==0xFF) { Tmp_low=USART_Scanf(99); } printf("\n\r温度下限为%0.2dC\n\r",Tmp_low); lower_bound=Tmp_low; printf("\r\n设定时间"); Tmp_HH=0xFF; printf("\r\n设定小时: "); while(Tmp_HH==0xFF) { Tmp_HH=USART_Scanf(23); } printf("\n\r设定小时为%d\n\r",Tmp_HH); tm->tm_hour=Tmp_HH; Tmp_MI=0xFF; printf("\r\n设定分钟: "); while(Tmp_MI==0xFF) { Tmp_MI=USART_Scanf(59); } printf("\n\r设定分钟为%d\n\r",Tmp_MI); tm->tm_min=Tmp_MI; Tmp_SS=0xFF; printf("\r\n设定秒: "); while(Tmp_SS==0xFF) { Tmp_SS=USART_Scanf(59); } printf("\n\r设定秒为%d\n\r",Tmp_SS); tm->tm_sec=Tmp_SS; } intfputc(intch,FILE*f)//重定向函数 { USART_SendData(USART1,(unsignedchar)ch); //while(! (USART1->SR&USART_FLAG_TXE)); while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)! =SET); return(ch); } /*****************************主函数***********************************************/ intmain(void) { #ifdefDEBUG #endif SysTick_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=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("\r\n当前时间: %d: %d: %d\r\n",hour,min,sec); printf("\r\n当前温度: %02dC温度上限: %02dC温度下限: %02dC\r\n",Average_Temp,upper_bound,lower_bound); GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_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); } elseif(((int)Current_Temp)<((int)lower_bound)) { GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_11); } else{ GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_8); 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" /*Privatefunctions---------------------------------------------------------*/ voiddisplay(void) { unsignedcharad_data,ad_value_max,ad_value_min; ad_data=Current_
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