课程设计（论文）-基于Cortex-M0的温湿度计设计.doc

成绩：课 程 设 计课程名称嵌入式系统课题名称基于Cortex-M0的温湿度计设计专 业电子科学与技术班 级1402学 号姓 名指导老师2016年11月27日目录一、课题要求3二、系统方案设计3三、硬件设计3.1硬件运行流程图43.2 STM32模块43.3 DHT11 简介5四、软件设计4.2 温湿度传感器DHT22的程序84.3温湿度显示部分104.4 LCD配置程序11五、系统调试与测试.12六、总结13电气信息学院课程设计任务书课题名称基于Cortex-M0的温湿度计设计姓 名谢斌专业电子科学与技术班级1402学号16指导老师龚志鹏课程设计时间2016 年11月 7 日- 2016年 11月18日审核意见同意审核人孙静一、任务及要求采用Cortex-M0处理器（LPC11C14）设计一个温湿度计，具体要求如下： 1、熟悉RealView MDK 工具软件的使用方式。 2、掌握RealView MDK 软件的基本设计流程和设计步骤，能够使用工具进行设计、编程、仿真、调试。 3、采用温湿度传感器DHT11 完成温湿度信息采集，并在液晶上显示测量结果。 4、在RealView MDK 软件上完成仿真，在FS11C14 V6.0开发平台上完成硬件调试。二、进度安排第一周：周一：集中布置课程设计相关事宜，讲解课题要求。周二周三：查找资料，设计系统方案。周四周日：嵌入式软件设计，系统仿真调试。第二周：周一周二：实验开发系统联调。周三周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。三、参考资料1、李佳，周志强. 物联网技术与实践：基于ARM Cortex-M0技术.电子工业出版社.2012.122、李宁. ARM MCU开发工具MDK使用入门. 北京航空航天大学出版社.2012.53、周润景. ARM7嵌入式系统设计与仿真基于Proteus、Keil 与IAR. 清华大学出版社.2012.1一、课题要求采用Cortex-M0处理器（LPC11C14）设计一个温湿度计，具体要求如下： 1、熟悉RealView MDK 工具软件的使用方式。 2、掌握RealView MDK 软件的基本设计流程和设计步骤，能够使用工具进行设计、编程、仿真、调试。 3、采用温湿度传感器DHT11 完成温湿度信息采集，并在液晶上显示测量结果。 4、在RealView MDK 软件上完成仿真，在FS11C14 V6.0开发平台上完成硬件调试。了解温度传感器的工作原理二、系统方案设计了解STM32开发板的内部构造及外部IO口的分布与用法进行温度传感器模块与STM32开发板的对接进行程序的设计与调试用STlink下载器下载调试程序成功完成程序对相关元件的驱动 进行实验的总结与完善3、 硬件设计3.1硬件运行流程图LCD屏幕显示温度传感器STM32F103ZET63.2 STM32模块芯片的选择：STM32ZET6芯片的介绍:内核：ARM32位的Cortex-M3CPU最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHz(Dhrystone2.1)单周期乘法和硬件除法存储器从64K或128K字节的闪存程序存储器高达20K字节的SRAM时钟、复位和电源管理2.03.6伏供电和I/O引脚上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测器(PVD)416MHz晶体振荡器内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器内嵌带校准的40kHz的RC振荡器产生CPU时钟的PLL带校准功能的32kHzRTC振荡器低功耗睡眠、停机和待机模式VBAT为RTC和后备寄存器供电2个12位模数转换器，1s转换时间(多达16个输入通道)转换范围：0至3.6V双采样和保持功能温度传感器DMA：7通道DMA控制器支持的外设：定时器、ADC、SPI、I2C和USART 3.3 DHT11 简介 DHT11 是一款湿温度一体化的数字传感器。该传感器包括一个电阻式测湿元件和一个 NTC测温元件，并与一个高性能 8 位单片机相连接。通过单片机等微处理器简单的电路连接就能够实时的采集本地湿度和温度。DHT11 与单片机之间能采用简单的单总线进行通信，仅仅需要一个 I/O 口。传感器内部湿度和温度数据 40Bit 的数据一次性传给单片机，数据采用校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性。DHT11 功耗很低，5V 电源电压下，工作平均最大电流 0.5mA。DHT11 的管脚排列如图 3 所示： 图 3 DHT11原理图 管脚排列图虽然 DHT11 与 DS18B20 类似，都是单总线访问，但是 DHT11 的访问，相对 DS18B20 来说要简单很多。下面我们先来看看 DHT11 的数据结构。DHT11 数字湿温度传感器采用单总线数据格式。即，单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由 5Byte（40Bit）组成。数据分小数部分和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，高位先出。DHT11 的数据格式为：8bit 湿度整数数据+8bit 湿度小数数据+8bit 温度整数数据+8bit 温度小数数据+8bit 校验和。其中校验和数据为前四个字节相加。 传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据(湿度、温度、整数、小数)之间应该分开处理。例如，某次从 DHT11 读到的数据如图 4 所示： 图 4 某次读取到 DHT11 的数据 由以上数据就可得到湿度和温度的值，计算方法：湿度= byte4 . byte3=45.0 (RH)温度= byte2 . byte1=28.0( )校验= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73(=湿度+温度)(校验正确)可以看出，DHT11 的数据格式是十分简单的，DHT11 和 MCU 的一次通信最大为 3ms 左右，建议主机连续读取时间间隔不要小于 100ms。 4、 软件设计4.1软件流程图首先复位初始化检测是否有DHT11模块？读取DHT11所监测到的实际温湿度值通过LCD屏幕显示所测温湿度值4.2 温湿度传感器DHT22的程序打开 DHT11 数字温湿度传感器实验工程可以发现，我们在工程中添加了 dht11.c 文件和 dht11.h 文件，所有 DHT11 相关的驱动代码和定义都在这两个文件中，只需简单调用即可得到温湿度值。打开 dht11.c 代码如下：#include dht11.h#include delay.hvoid DHT11_Rst(void) DHT11_IO_OUT(); DHT11_DQ_OUT=0; delay_ms(20); DHT11_DQ_OUT=1; delay_us(30); u8 DHT11_Check(void) u8 retry=0;DHT11_IO_IN(); while (DHT11_DQ_IN&retry=100)return 1;else retry=0; while (!DHT11_DQ_IN&retry=100)return 1; return 0;u8 DHT11_Read_Bit(void) u8 retry=0;while(DHT11_DQ_IN&retry100)retry+;delay_us(1);retry=0;while(!DHT11_DQ_IN&retry100)retry+;delay_us(1);delay_us(40);if(DHT11_DQ_IN)return 1;else return 0; u8 DHT11_Read_Byte(void) u8 i,dat; dat=0;for (i=0;i8;i+) dat=1; dat|=DHT11_Read_Bit(); return dat;u8 DHT11_Read_Data(u8 *temp,u8 *humi) u8 buf5;u8 i;DHT11_Rst();if(DHT11_Check()=0)for(i=0;iLCD_REG=regval; void LCD_WR_DATA(u16 data) LCD-LCD_RAM=data; u16 LCD_RD_DATA(void) return LCD-LCD_RAM; void LCD_WriteReg(u8 LCD_Reg, u16 LCD_RegValue)LCD-LCD_REG = LCD_Reg;LCD-LCD_RAM = LCD_RegValue; u16 LCD_ReadReg(u8 LCD_Reg) LCD_WR_REG(LCD_Reg);delay_us(5); return LCD_RD_DATA(); void LCD_WriteRAM_Prepare(void) LCD-LCD_REG=lcddev.wramcmd; void LCD_WriteRAM(u16 RGB_Code) LCD-LCD_RAM = RGB_Code;u16 LCD_BGR2RGB(u16 c)u16 r,g,b,rgb; b=(c0)&0x1f;g=(c5)&0x3f;r=(c11)&0x1f; rgb=(b11)+(g5)+(r0); return(rgb); 五、系统调试与测试 在编译成功之后，通过下载代码到ALIENTEK战舰STM32开发板上，可以看到LCD显示当前的温度值，如图5所示： 室外温度测试 室内温度测试图 5 调试与测试值六、总结本学期为期两周的嵌入式课程设计在不知不觉中结束了，虽说这次课程设计时间不是很长，但是感觉自己收获颇丰，不仅学习到了一些新知识，回顾了以前的一些快要遗忘的知识点，而且使自己的学习目标更加明确，学习方法更加完善，也体会到软件开发的趣味，更加清楚地认识到了自己在软件开发及学习上的一些不足之处。在这次课程设计中，我很清楚如果只是单一的显示温湿度，只是单一的实现基本功能是远远不够的。所以我在实现基本要求的基础上，还增添了汉字模块。用汉字在屏幕版上显示我的班级学号和名字，除此之外我在LCD显示屏画了温度和湿度计的模型，利用清屏函数来实现温湿度的动态显示，既简单又上档次。在写程序中，我遇到过许许多多的困难，但是我始终记得老师跟我们说过的话：“最好的老师其实就是自己，只要自己肯钻，什么问题都能解决”。虽然我在很多时候都有放弃的念头，但是我还是坚持了下来，终于皇天不负苦心人，成功完成了自己的课程设计。这次课程设计极大的锻炼了我的创作能力，极大锻炼了我的逻辑思维能力。果然只有自己动手，自己动脑，才能发现自己的不足，才能更好完善自身。最后，感谢老师的悉心指导，诚挚地