嵌入式系统课程设计(温度检测报警系统).docx

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,、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、S TM32F10内置了3个12位AlD转换模块，最快转换时间为Ius。

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—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、S TM32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VSENSEi 25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。

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、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_Address ((Ui nt32_t)0x4001244C)exter n __IO 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 StrUCt{int tm_sec;int tm_mi n;int tm_hoUr;}rtc_time;rtc_time SyStmtime;IO U16 UPPer_bo Und;IO u16 lower_bou nd;//static uint8_t USART_SCa nf(uin t32_t value);void Time_RegUIate(rtc_time *tm);Un Sig ned int Timin gDelay=O;Un Sig ned int KEY_ON;Un Sig ned int KEY_OFF;void DeIay(U32 COUnt){u32 i=0;for(;i<co Un t;i++);}void LED_GPIO_C On fig(){GPIO」n itTypeDef GPIO」ni tStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); //使能PD端口时钟GPIO」ni tStructure.GPIO_Pi n = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;/∕LED0-->PD.8 端口配置GPIO」nitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUt_PP; // 推挽输出GPIO」ni tStructure.GPIO_SPeed = GPIO_SPeed_50MH z; //IO 速度50MHzGPIO」nit(GPIOD, &GPIO」nitStructure); // 根据设定参数初始化GPIOB.5}void SySTiCk_I nit(){if (SySTiCk_Co nfig(SystemCoreClock / 1000))While(1);}SySTiCk->CTRL &= ~ SySTiCk_CTRL_ENABLE_Msk;〃关闭滴答定时器/∕SysTick->CTRL I= SySTiCk_CTRL_ENABLE_Msk;// 开启滴答定时器}VOid Delay_ms__IO u32 n Time)Timin gDelay=n Time;SySTiCk->CTRL |= SySTiCk_CTRL_ENABLE_Msk;// 打开WhiIe(TimingDelay != 0);}void RCC_Co nfig(void)// 配置时钟{RCC_AHBPeriPhCloCkCmd(RCC_AHBPeriPh_DMA1, ENABLE);//DMARCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPI0C, ENABLE);//ADC1 and GPIOCRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USARTI | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//USARTRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); // 使能PD 端口时钟LED}void GPIO_C on fig(void){GPIO」n itTypeDef GPIO」ni tStructure;/***C onfig PA.01 (ADCI)***/GPIO」ni tStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO」n itStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIO」ni t(GPIOC, & GPIO」n itStructure);/***Co nfig LED ***/GPIo」n itStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;Zz推挽输出GPIO」ni tStructure.GPIO_SPeed = GPIO_SPeed_50MH z; ZZIO 速度50MHzGPIO」nit(GPIOD, &GPIO」nitStructure); ZZ 根据设定参数初始化GPIOB.5Z***C Onfig USART ***ZZ* COn figure USARTI TX (PA.09) as alternate fu nctio n push-pull *ZGPIO_I nitStructure.GPIO_Pi n = GPIO_Pin_9;GPIO」ni tStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO」ni tStructure.GPIO_SPeed = GPIO_SPeed_50MH z;GPIO」ni t(GPIOA, & GPI O」ni tStructure);Z* COn figure USARTI RX (PA.10) as in PUt floati ng *ZGPIO」n itStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO」ni tStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO」ni t(GPIOA, & GPI O」ni tStructure);}void DMA_Co nfig(void){Z* DMA Cha nn el1 COn figuration *ZDMA_I nitTypeDef DMA_I ni tStructure;DMA_DeI ni t(DMA1_Cha nn el1);DMA_I nitStructure.DMA_PeriPheraIBaSeAddr = ADC1_DR_AddreSs; Z*ADC??*ZDMA_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_PeriPheraII nc = DMA_PeriPheraII nc_Disable;DMA_I nitStructure.DMA_MemOryI nc = DMA_MemOryI nc_Disable;DMA_I nitStructure.DMA_PeriPheraIDataSiZe = DMA_PeriPheraIDataSiZe_HalfWord;DMA」nitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;DMA_I nitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_CirCUlar;DMA_I nitStructure.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(DMAI_Cha nn el1, ENABLE);}void ADC1_Co nfig(void){ ADC」n itTypeDef ADC」n itStructure;ADC」ni tStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_I ndepe ndent;ADC」ni tStructure.ADC_SCa nCon VMOde = ENABLE ;ADC」ni tStructure.ADC_Co ntin UOuSC On VMOde = ENABLE;ADC」n itStructure.ADC_ExternalTrigCO nv = ADC_EXternaITrigCO nv_No ne;ADC」n itStructure.ADC_DataAlig n = ADC_DataAIign_Right;ADC」ni tStructure.ADC_NbrOfCha nnel = 1;ADC」n it(ADC1, &ADC」ni tStructure);/* ADC1 regular Cha nn el16 con figuration */ADC_RegUIarCha nn elCo nfig(ADC1, ADC_Cha nn el_16, 1, ADC_SamPIeTime_55Cycles5);ADC_TemPSe nsorVrefi ntCmd(ENABLE);ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);ADC_ReSetCaIibratiO n(ADC1);WhiIe(ADC_GetReSetCaIibratiO nStatus(ADC1));ADC_StartCaIibratiO n(ADC1);WhiIe(ADC_GetCaIibratiO nStatus(ADC1));ADC_SOftWareStartC on VCmd(ADC1, ENABLE);VOid USARTLCO nfig(void){USART_I ni tTypeDef USART_I ni tStructure;USART_I ni ART_BaUdRate = 9600;USART_I ni ART_WOrdLe ngth = USART_WOrdLe ngth_8b;USART_I ART_StOPBitS = USART_StOPBitS_1;USART_I ni ART_Parity = USART_Parity_No ;USART_I ni ART_HardWareFlowCo ntrol = USART_HardWareFlowCo ntrol_No ne;USART_I ni ART_Mode = USART_Mode_RX | USART_Mode_Tx;USART_I ni t(USART1, & USART_I nitStructure);// USART_ITCo nfig(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}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 tmp[2] = {0, 0};while (in dex V 2){/* Loop Un til RXNE = 1 */while (USART_GetFIagStatUS(USART1, USART_FLAG_RXNE) ==RESET) {}tmp[i ndex++] = (USART.ReceiveData(USARTI));if ((tmp[i ndex - 1] V 0x30) || (tmp[i ndex -1] > 0x39)) {Printf("∖n∖r 请输入有效数字O至U 9 -->:");in dex--;}}index = (tmp[1] - 0x30) + ((tmp[O] - 0x30) * 10);/* CheCkS */if (in dex > VaIUe){Printf("∖n∖r 请输入有效数字0 至U %d", value);retur n 0xFF;}retur n in dex;}void Time_RegUIate(rtc_time *tm)// 时间设定函数{Uin t32_t TmPJHH =0xFF, TmP_MI = 0xFF, TmP_SS = 0xFF;Uin t32_t TmP_UP = 0xff,Tmp_lOW = 0xff;Printf("∖r∖ n设定温度范围"); 输入温度上限：")；Prinwhile (TmP_UP == 0xFF){TmP_UP = USART_SCa nf(99);}Printf("∖n∖r 温度上限为%0.2d C∖n∖r", TmP_Up); UPPer_bo Und = TmP_Up;// ----------------Printf（"∖r∖n 输入温度下限："）;while （Tmp_lOW == OXFF）{TmP_low = USART_SCa nf（99）;}Printf（"\n\r 温度下限为％0.2d C∖n∖r", TmP_low）; lower_bo Und = TmP_low;Printf（"\r\n 设定时间"）;TmPJHH = 0xFF;Printf（"\r\n 设定小时:"）;while （TmPJHH == OxFF）{TmPJHH = USARTJSCa nf（23）;}Printf（"\n\r 设定小时为％d∖n∖r", TmPJHH ）;tm->tm_hour= TmPJHH;TmPJMI = OxFF;Printf（"∖r∖n 设定分钟:"）;while （TmPJMI == OxFF）{TmP_MI = USART_SCa nf(59);}Printf("∖n∖r 设定分钟为％d∖n∖r", Tmp_MI);tm->tm_mi n= TmP_MI;TmP_SS = OxFF;Printf("\r\n 设定秒:");while (TmP_SS == 0xFF){TmP_SS = USART_SCa nf(59);}Printf("\n\r 设定秒为％d∖n∖r", 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_GetFIagStatUS(USART1,USART_FLAG_TC)!= SET); return (ch);}/***************************** 主函数*********************************************'int main(v Oid){#ifdef DEBUG#en difSySTiCk_I ni t();LED_GPIO_Co nfig();RCC_C On fig();GPIO_Co nfig();DMA_Co nfig();ADC1_Co nfig();USARTI_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=systmtime.tm_hour;while(1){sec++;if(sec==60){ sec=0 ;min++;if(mi n==60){min=0;hour++;if(hour==24){hour=0;}}Prin tf("∖r∖ n 当前时间：％d :%d :%d ∖r∖n", hour,mi n, sec);Printf("∖r∖n 当前温度：%02d C 温度上限：%02d C限: %02d C ∖r∖n",Average_Temp,upper_boUnd,lower_boUnd);GPIO_SetBits(GPIoD, GPI0_Pin_8);GPIO_SetBits(GPIoD, GPIO_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) V ((i nt)lower_bo Un d)){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：/*----------------------------------------------------------------- */#i nclude "stm32f10x_it.h" 温度下In CIUdeS/* 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_SamPIe_Cnt==O){ad_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_SamPIe_c nt++;if(ad_SamPIe_c nt==10){ad_value_sum-=ad_value_mi n; ad_value_sum-=ad_value_max;ad_value_sum/=8;CalCUlated_temp=ad_value_sum;ad_SamPIe_c nt=0;ad_value_m in=O;ad_value_max=O;}}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/=10;AVerage_Temp=temp_sum; temp_sum=0;}C∖r∖n", //pri ntf("∖r∖ n The CUrre nt temperature = %02dCalCUIated_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。