嵌入式系统课程设计(温度检测报警系统)

1、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

2、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、STM32F10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

3、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、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VSENSES 25

4、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

5、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：#include stm32f10x.h#include stdarg.h#include stdio.h#define ADC1_DR_Address (uint32_t)0x4001244C) extern _IO u1

6、6 ADC_ConvertedValue;extern _IO u16 calculated_temp;_IO u16 Current_Temp;unsigned char sec=0,min=0,hour=0;typedef structint 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);uns

7、igned int TimingDelay=0;unsigned int KEY_ON;unsigned int KEY_OFF;void Delay(u32 count)u32 i=0;for(;iPD.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 50MHzGPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); / 根据设定参数初始化 GPIOB.5void SysTick_In

8、it()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R

9、CC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);/DMARCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);/ADC1 and GPIOCRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/USARTRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); / 使能 PD 端口时钟 LEDvoid GPI

10、O_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GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GP

11、IO_Speed_50MHz; /IO 速度 50MHzGPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); / 根据设定参数初始化 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_50

12、MHz; 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_

13、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 = DM

14、A_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 =

15、 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_ScanCo

16、nvMode = 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);/* ADC1 regular channel16 configurati

17、on */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

18、_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);void USART1_Config(void)USART_InitTypeDef USART_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

19、_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_C

20、md(USART1,ENABLE); / 启动串口static uint8_t USART_Scanf(uint32_t value)/字符串读取函数uint32_t index = 0;uint32_t tmp2 = 0, 0;while (index 2)/* Loop until RXNE = 1 */while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) =RESET)tmpindex+ = (USART_ReceiveData(USART1); if (tmpindex - 1 0x39) printf(nr 请输入有效数字 0 到 9

21、 -: ); index-;index = (tmp1 - 0x30) + (tmp0 - 0x30) * 10);/* Checks */if (index value)printf(nr 请输入有效数字 0 到 %d, value); return 0xFF;return index;void Time_Regulate(rtc_time *tm)/ 时间设定函数 uint32_tTmp_HH =0xFF, Tmp_MI = 0xFF, Tmp_SS = 0xFF;uint32_t Tmp_up = 0xff,Tmp_low = 0xff;printf(rnprintf(rn设定温度范围

22、); 输入温度上限 : );while (Tmp_up = 0xFF)Tmp_up = USART_Scanf(99);printf(nr 温度上限为 %0.2d Cnr, Tmp_up); upper_bound = Tmp_up;/printf（rn 输入温度下限 : ）;while （Tmp_low = 0xFF）Tmp_low = USART_Scanf（99）;printf（nr 温度下限为 %0.2d Cnr, Tmp_low）; lower_bound = Tmp_low;printf（rn 设定时间 ）;Tmp_HH = 0xFF;printf（rn 设定小时 : ）;whil

23、e （Tmp_HH = 0xFF）Tmp_HH = USART_Scanf（23）;printf（nr 设定小时为 %dnr, Tmp_HH ）; tm-tm_hour= Tmp_HH;Tmp_MI = 0xFF;printf（rn 设定分钟 : ）;while （Tmp_MI = 0xFF）Tmp_MI = USART_Scanf(59);printf(nr 设定分钟为 %dnr, Tmp_MI);tm-tm_min= Tmp_MI;Tmp_SS = 0xFF;printf(rn 设定秒: );while (Tmp_SS = 0xFF)Tmp_SS = USART_Scanf(59);pri

24、ntf(nr 设定秒为 %dnr, 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#endifSysTick_Init();LED_GPIO_Config();RC

25、C_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_h

26、our;while(1)sec+;if(sec=60) sec=0;min+; if(min=60) min=0;hour+; if(hour=24) hour=0;温度下printf(rn 当前时间： %d :%d :%d rn, hour,min,sec); printf(rn 当前温度： %02d C 温度上限： %02d C 限： %02d C rn,Average_Temp,upper_bound,lower_bound);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_9);GPIO_SetBits(GPIO

27、D, 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);elseGPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_9);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10)

28、;GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11);Delay_ms(1000);Includesstm32f10x_it.c 文件：/*/ #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_dataad_value_

29、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(n %02d 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;Crn,/printf(rn The current temperature = %02d c