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：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。

.二、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））曲线的平均斜率（典型值为4.3mV/C是温度与Avg_SlopeVSENSE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。

.三、程序流程图开始各模块初始化设定温度显示当前时间温度计时一秒是判断当前温度对应警告灯亮是否超过设定范围否警告灯全灭.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：#include stm32f10x.h#include stdarg.h#include stdio.h#define ADC1_DR_Address ((uint32_t)0x4001244C)extern __IO u16 ADC_ConvertedValue;extern __IO u16 calculated_temp;__IO u16 Current_Temp;unsigned char sec=0,min=0,hour=0;typedef struct{int tm_sec;int tm_min;int tm_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_InitTypeDef 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GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出//IO 速度GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;50MHz// 根据设定参数初始化&GPIO_InitStructure); GPIO_Init(GPIOD, 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->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//打开while(TimingDelay != 0);}void RCC_Config(void)//配置时钟{RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);//DMA | RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);//ADC1 and GPIOC|RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//USARTRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); // 使能PD端口时钟LED}void 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 LED ***/.GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出速度//IO GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 50MHz//根据设定参数初始化&GPIO_InitStructure); GPIO_Init(GPIOD, GPIOB.5/***Config USART ***//* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate function push-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);/* 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(GPIOA, &GPIO_InitStructure);}void DMA_Config(void){/* DMA channel1 configuration */DMA_InitTypeDef DMA_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);/* Enable DMA channel1 */DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);}void ADC1_Config(void){ ADC_InitTypeDef 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_InitStructure.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(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));ADC_StartCalibration(ADC1);while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);.}void USART1_Config(void){USART_InitTypeDef USART_InitStructure;USART_ART_BaudRate = 9600;USART_ART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_ART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_ART_Parity = USART_Parity_No ;USART_ART_HardwareFlowControl =USART_HardwareFlowControl_None;|USART_Mode_RxUSART_ART_Mode=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}字符串读取函数static uint8_t USART_Scanf(uint32_t value)//{uint32_t index = 0;uint32_t tmp[2] = {0, 0};while (index < 2){/* Loop until RXNE = 1 */while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) ==RESET) {}.tmp[index++] = (USART_ReceiveData(USART1));if ((tmp[index - 1] < 0x30) || (tmp[index -1] > 0x39)){printf(\\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(\\r请输入有效数字0 到%d, value);return 0xFF;}return index;}时间设定函数void Time_Regulate(rtc_time *tm)//{Tmp_HH =0xFF, Tmp_MI = 0xFF, Tmp_SS = 0xFF; uint32_t uint32_t Tmp_up = 0xff,Tmp_low = 0xff;); printf(\\n 设定温度范围: ); printf(\\n 输入温度上限while (Tmp_up == 0xFF){Tmp_up = USART_Scanf(99);}%0.2d C\n\r, Tmp_up); 温度上限为printf(\\rupper_bound = Tmp_up;.//-------------------printf(\\n 输入温度下限: );while (Tmp_low == 0xFF)Tmp_low = USART_Scanf(99);}%0.2d C\n\r, Tmp_low); printf(\\r 温度下限为lower_bound = Tmp_low;); printf(\\n 设定时间Tmp_HH = 0xFF;: ); 设定小时printf(\\nwhile (Tmp_HH == 0xFF){Tmp_HH = USART_Scanf(23);%d\n\r, Tmp_HH ); printf(\\r 设定小时为tm->tm_hour= Tmp_HH;Tmp_MI = 0xFF;: ); 设定分钟printf(\\nwhile (Tmp_MI == 0xFF).{Tmp_MI = USART_Scanf(59); }printf(\\r 设定分钟为%d\n\r, Tmp_MI);tm->tm_min= Tmp_MI;Tmp_SS = 0xFF;printf(\\n 设定秒: );while (Tmp_SS == 0xFF){Tmp_SS = USART_Scanf(59);}printf(\\r 设定秒为%d\n\r, 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#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(\\n 当前时间：%d :%d :%d \r\n, hour,min,sec);printf(\\n 当前温度：d C 温度上限：d C 温度下限：d C \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); }else if(((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/* Private functions---------------------------------------------------------*/void display(void){unsigned char ad_data,ad_value_max,ad_value_min;ad_data=Current_Temp;if(ad_sample_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_temp=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(\d \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;temp_sum=0;}//printf(\\nThecurrenttemperature=dC\r\n,calculated_temp);}.五、课程总结与个人体会嵌入式开发是自动化专业的主要课程之一，现实生活中，嵌入式在应用可以说得是无处不在。