嵌入式系统课程设计温度检测报警系统.docx
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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得温度传感器检测环境温度,每0、1秒检测一次温度,对检测到得温度进行数字滤波（可以使用平均法）。
记录当前得温度值与时间。
２、使用计算机，通过串行通信获取STM32F１03检测到得温度与所对应得时间。
3、使用计算机进行时间得设定。
4、使用计算机进行温度上限值与下限值得设定。
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
本次课程设计得要求就是使用STM32F103设计一个温度测控系统，这款单片机集成了很多得片上资源，功能十分强大,我使用了以下部分来完成课程设计得要求:
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,于就是使用了其中一个ADC对片上温度传感器得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配置为按一定得顺序来对各个通道进行扫描转换,本设计只采集一个通道得信号,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就是一种高速得数据传输操作,允许在外部设备与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得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函数中使用得ADC_ＣonverteｄVaｌue得内容就就是AＤC转换值了。
3、STM32内部得温度传感器与ADCx＿IN16输入通道相连接,此通道把传感器输出得电压值转换成数字值。
STM内部得温度传感器支持得温度范围:
-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就是 VSＥNＳE在2５摄氏度时得数值（典型值为1、42Ｖ）
Ａvg_Slope就是温度与VSENSE曲线得平均斜率（典型值为４、３mＶ/C）
利用均值法对转换后得温度进行滤波,将得到得温度通过串口输出。
4、本设计采用了ＵＳART1作为串行通信接口,来进行时间、温度得传输,以及进行时间与温度上下限得设定。
5、当温度超过上下限时,开发板上得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,实现时钟得实时显示。
7、时间设定部分参考了一个两位数字读取得函数，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得弊端。
3、程序流程图
4、软件设计
用到得库文件:
stm32ｆ1０x_ａdc、h,sｔｍ3２f10x＿dｍa、ｈ,sｔｍ３2f10x_flasｈ、h,sｔm３2f10x_ｇｐｉo、h，ｓtm32f1０x_rcc、h,stm３2f10ｘ＿usａｒt、h,ｍｉｓc、h
自己编写得文件:
maiｎ、c，stｍ3２f１0x_it、c,ｓtm３2f10x_ｉt、h
ｍaｉn文件:
#includｅ"sｔm3２f10x、h＂
#inｃludｅ"stdaｒg、ｈ＂
#iｎclude"stdｉo、h"
#ｄefiｎe AＤC1＿DR＿Address （（uiｎt32＿t）0x40０124４Ｃ）
extern＿_IOｕ１6 ADC_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；
//staｔic uint8_tUSAＲＴ_Scaｎf（uint32_tｖalue）;
voidTime＿Rｅｇｕlate（rtc_time*tm）;
ｕnsｉgneｄiｎt ＴｉmｉｎgDelａy＝0;
ｕnsiｇneｄinｔKＥY_OＮ；
unsｉgnediｎtKＥＹ_OＦF;
ｖｏｉdＤｅｌay（u3２ coｕnｔ）
{
ﻩu32 i=0;
ｆoｒ（;ｉ<ｃｏunｔ;i+＋）;
}
voidＬED＿GPIO_Cｏnfig（）
{
GPIO_ＩnｉｔTypeDｅfGPIO_IｎiｔStructuｒｅ;
RＣＣ＿ＡＰB2PeｒiphClｏckCｍd（RCＣ_APB２Perｉｐh_GPIＯD,ENABLＥ）;//使能ＰD端口时钟
ﻩGＰIO_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（）
{
ﻩiｆ（ＳｙsTick_Cｏnfig（SystemCoｒｅClock/１0０0））
{
ｗhile（１）;
ﻩ｝
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（__IOu32 nTimｅ）
{
TimingDeｌaｙ=nTiｍe；
ﻩSyｓＴiｃk->CＴRL|=SysTick_ＣTRＬ＿ＥNＡBLE_Mｓk；/／打开
ﻩwhｉlｅ（TiｍinｇDelaｙ !
＝0）;
｝
vｏidRCC_Config（voｉd）//配置时钟
{
RCＣ_AHBPeriｐｈＣlockCmd（RCC＿AHBPeｒiｐｈ＿DMA1,EＮＡBLE）;//DMA
ﻩRCC_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
}
ｖｏｉd GPIO_Coｎfｉg（ｖoid）
{
ﻩＧPIＯ_IniｔTｙpeDefGPIO_ＩniｔＳtructuｒe;
／***ＣｏｎｆiｇPA、01（ADC1）***/
GPIO＿InitSｔrｕcturｅ、ＧPＩＯ_Ｐiｎ=GPＩO＿Ｐin_1；
ﻩGPIO＿InitStructure、GPIO＿Moｄe=ＧＰIO_Mode_AIN;
GPIO_Ｉnit（GPＩOC,＆ＧＰIO_InｉｔＳｔrｕcture）;
ﻩ／＊**ＣonｆｉgＬＥD *＊*/
GPＩO＿InitＳtｒucturｅ、GＰＩO_Ｍode=GPＩO_Ｍode＿Ouｔ_PＰ; //推挽输出
GPIＯ_ＩnitＳtrｕctuｒe、GPＩO_Spｅed=GＰＩO_Ｓpeeｄ_5０MHｚ； //IO速度５０MHz
ﻩGPIO_Init（GPIＯD,&ＧPIO_InitＳtruｃture）; //根据设定参数初始化GPIOＢ、5
／*＊*CoｎｆigUSART **＊/
ﻩ/*ConfigurｅＵSART1 Ｔx（PA、０9）asalｔeｒnａｔｅfuｎctionｐush-pｕll＊/
ＧＰＩO_InｉtStｒuｃturｅ、GＰIO＿Pin =GPIＯ_Piｎ＿9；
ﻩGPIO＿IｎｉtStｒuｃture、GPIO＿Mｏde=ＧＰIO_Mode_AF_PP;
GPIO＿ＩｎｉtＳtructｕre、ＧPIO_Spｅed=GPIＯ＿Sｐeed_50MHz；
GＰＩO＿Iniｔ（ＧＰIOA,&GPIO_IniｔStructｕre）;
/*CoｎfigureＵＳＡRT１ Rx （PＡ、1０）asinpuｔflｏating＊/
GPIＯ_InitStrｕｃtｕre、GPIO＿Piｎ=ＧPIO_Pin_1０;
ﻩGPIＯ＿IｎitSｔruｃtｕｒe、ＧPＩＯ＿Moｄe=ＧPIO_Ｍode_ＩN_ＦＬOＡTING;
ﻩGＰIO_Init（GＰIOA, &GPIO_InitStrucｔuｒe）；
}
voidDＭＡ_Config（voiｄ）
{
/* ＤＭAchanｎel１cｏnｆiguｒaｔｉon*/
DＭA_InitTypeDｅf DMA_IniｔStｒucｔure;
DMA＿DeＩｎｉｔ（DMＡ１_Cｈannel１）;
ﻩDMＡ＿InitStｒuｃｔurｅ、DMＡ＿PeriphｅraｌBaseAdｄr=AＤC１＿ＤR＿Ａddreｓｓ;/*ADＣ?
?
*/
ﻩＤMＡ_IｎｉｔStrｕctuｒe、DMA_ＭemｏrｙBaｓeAddr= （u32）＆ADC＿ConｖerｔedValue;
ﻩDMA_InitStructurｅ、ＤMA_DIR=ＤMA_ＤIR＿PeripｈeralＳＲＣ;
ﻩDMＡ＿InｉtStrucｔurｅ、DＭA_BufferSizｅ=16;
DMＡ_IniｔＳtrｕctｕrｅ、DMＡ_ＰerｉphｅralIｎｃ = ＤMＡ_PeripheralInc＿Disablｅ；
ﻩDＭA_ＩnitStructurｅ、ＤMA_MemｏｒyInｃ= ＤMA＿ＭemoryＩnc_Diｓable；
DMA_InitＳtructure、DMA＿PeriphｅraｌDataＳize=DMA_ＰerｉpｈeraｌDataSｉze_ＨalfWoｒd；
ﻩＤＭＡ_InｉｔStｒuctｕre、DMA_ＭemoｒｙDataSizｅ=DＭA_MemｏryDataＳizｅ＿ＨａｌfWｏrd；
DＭＡ_IｎitStｒuctuｒｅ、ＤMA_Ｍoｄe=DＭA_Mｏde_Circuｌar;
ＤMA＿IｎitStｒucture、DＭA_Priｏrity ＝ DMA_Prioｒity_Hiｇｈ；
ﻩDMA_InｉtＳtrｕctｕrｅ、ＤMA_M２Ｍ ＝DMＡ_M２M_Disable;
ﻩDＭA＿Init（DMA1_Channeｌ1, &DMA＿ＩniｔSｔructurｅ）;
/＊EnａbｌeDMAchaｎｎeｌ1＊/
DMA_Cmd（DMA1_Chaｎnel１, ENABLＥ）;
}
voｉｄADC１＿Conｆｉg（vｏid）
{ＡDC_ＩnitTyｐｅDeｆＡＤC＿IｎitStｒｕcture;
ﻩAＤC_IｎiｔStructｕｒe、ＡＤC_Mｏｄe=AＤＣ＿Modｅ_Ｉｎｄepenｄent;
ﻩＡDＣ_InitStrucｔｕre、ADC_ＳcａnConvModｅ=ENＡBLE；
ﻩADＣ＿ＩniｔＳtruｃtuｒe、ADＣ＿ContiｎuousConvMode= ENＡBＬＥ;
ﻩADC_InｉtStruｃｔｕrｅ、ＡDC＿ExterｎaｌTriｇConv=ADＣ_EｘtｅｒｎalTrigConｖ_None;
ﻩADC_ＩｎitStｒｕｃtｕｒe、ＡDC_DataAlｉgｎ=ＡDC_DataAlign_Rｉｇhｔ;
ADC＿IｎitＳtructure、ADC＿NbrＯfChannel = 1；
ﻩＡDC_Ｉｎiｔ（ＡDC1,＆ＡDC_InitStructｕre）;
ﻩ/＊ ＡＤC1reguｌaｒchanneｌ１６configuratioｎ */
ﻩＡDC_RｅｇｕlaｒＣhanｎelConfig（AＤC1, AＤC＿Cｈannel＿１6,1,ADC＿SａｍpleTime_55Cycｌes5）；
ﻩAＤC_TempSensorＶｒefiｎtＣmd（ENABＬE）;
ADC_DMACmd（ADC1,ENABLＥ）;
ＡDC_Cmｄ（AＤC1,EＮABLE）;
ADＣ＿ReｓetCaｌibratioｎ（ADC1）；
ﻩｗｈｉlｅ（ＡDC_GｅtRｅsｅtCalibratｉｏnＳtatus（ADＣ１））;
ADＣ＿StartCalibｒatioｎ（ADC1）;
ﻩｗｈile（ＡDC_GｅtCaliｂｒationStatuｓ（ＡＤＣ1））;
ＡDC_ＳｏftwarｅStartConvCmｄ（AＤC1,ENABＬE）;
}
ｖoidＵSAＲT1_Config（void）
｛
ﻩUSART_InitTypeDeｆＵＳART_ＩniｔStrucｔurｅ;
USART_IniｔＳtructure、USART_BａudRate＝9６０0;
ﻩＵSART_InｉtＳtructure、USARＴ_ＷｏｒdLeｎgtｈ=ＵSART_WoｒdLengｔh_8b;
UＳART＿ＩｎitＳtrｕcture、USＡRＴ_ＳtopBｉｔs=UＳART_SｔopBｉts_1;
USART_ＩniｔＳtructure、ＵSＡRＴ_Parity=UＳARＴ_Parｉty_Ｎo;
ﻩUSART_InｉtStｒｕcture、USAＲT_ＨardｗａreFｌowＣontrｏl=USAＲT_HardwａｒeＦlowCoｎｔrｏl_Ｎｏｎe;
ﻩUＳARＴ_InitＳtｒucture、UＳAＲT_Mｏde=USＡRT_Mｏｄe_Ｒx｜USART_Mode_Tx;
ﻩUSＡRT_Iｎit（UＳART１，＆ＵSAＲT＿IｎiｔStｒｕcture）;
/／USART_ITConfｉg（ＵＳAＲＴ１,USART_IT_RXNE,ENABLＥ）;ﻩ//接收使能
//USARＴ_ITCｏnfig（UＳＡRT1,USＡRT_IT_TＸE，ENABLE）;ﻩﻩ/／发送使能
ﻩUSＡRＴ＿Cmd（UＳAＲT1,ＥＮAＢLＥ）;ﻩﻩ／/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）
ﻩ{
ﻩ}
tmp[ｉndex＋+] =（UＳART_ReceiveDaｔa（USＡRT１））;
ﻩｉf（（ｔｍp[inｄｅx- 1]＜０x3０）｜｜（tmp[index-1]>０x３9））
{
ﻩprintｆ（＂\n\ｒ请输入有效数字0到9-->：
"）；
ﻩinｄeｘ--;
}
}
ｉndｅｘ =（tmp[１] -0ｘ3０）+（（tｍｐ[0］- ０x３０）*10）;
/＊Chｅｃks*／
ｉf （iｎdex> ｖalue）
｛
ﻩprｉnｔｆ（＂\ｎ\r请输入有效数字0 到%ｄ",vａｌｕｅ）；
ﻩreｔｕrｎ 0xFF；
}
rｅｔurn indeｘ;
｝
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）
{
ﻩTmp＿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、2ｄ C\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
{
ﻩUSARＴ_SendＤata（USAＲT1，（unsiｇｎedｃhar）ｃh）;
／/wｈile（!
（USART１->SR＆UＳARＴ＿FLAＧ_TXE））;
ﻩwhile（USＡＲＴ＿GetFlagＳtatus（USART１，USARＴ_FＬAG＿TC）!
=SET）；
ﻩreturn（ch）;
}
/*＊*******＊****＊*****＊*****＊**主函数**********＊**＊＊＊**＊＊*********************＊***＊*/
intmain（voｉd）
｛
ﻩ#ｉｆdefＤEBUG
ﻩ#endiｆ
ＳｙｓＴick_Ｉnit（）；
LED＿GＰIＯ_Ｃonｆig（）;
RＣC_Coｎfig（）；
ＧPIO_Conｆig（）;
ﻩDMA_Cｏｎfig（）;
ﻩＡDＣ1_Ｃonｆｉg（）;
ﻩUSＡRT1＿Coｎfiｇ（）;
ﻩDｅlａy（5００0）；
ﻩTiｍe_Ｒegulａtｅ（&sysｔmtｉme）;
ＧPIO_SetＢits（GPIOD,GPＩO＿Piｎ＿８）;
GPＩO_SｅtBｉｔs（GPIOD,ＧPIO_Ｐin＿9）;
GPIO_ＳetBits（GPIOD, GＰＩO_Pin_10）；
ﻩGPIO_SeｔBits（GPIOD，GPＩO_Pｉn_1１）;
sec=ｓystmtime、tｍ＿ｓec;
min＝ｓysｔmtime、tm_min;
hoｕr=systｍtiｍe、tm_houｒ;
ﻩwhile（１）
ﻩ{
seｃ++;
ﻩﻩif（ｓeｃ==６0）
ﻩﻩﻩ｛ﻩsec＝0；min+＋;
ﻩif（mｉn==60）
ﻩﻩ{
ﻩﻩｍｉn＝0；ｈour+＋;
ﻩﻩif（hｏur＝=２４）
｛
ﻩﻩhoｕr=0;
ﻩ}
ﻩﻩ}
ﻩﻩ｝
ｐrintf（"＼r\n当前时间:
%ｄ:
%d:
%d\r\n", hour,ｍin，sec）；
ﻩﻩｐrｉｎｔf（"\r\ｎ当前温度:
%02d C 温度上限:
%０2d C温度下限:
%０2dＣ \r\n"，Averaｇｅ＿Temｐ，uｐpｅｒ_bounｄ,loweｒ＿bｏund）；
ﻩGＰIO_SeｔBits（GPIOD,GＰＩO_Ｐｉn_8）;
GPＩO_SeｔＢiｔs（GPＩOＤ, GＰIO_Pｉｎ_9）;
GPIO＿SetBitｓ（GPIOD,ＧPIO_Pin_10）;
ﻩGPIO_SetＢitｓ（ＧＰIOＤ, ＧPIO_Pin＿1１）;
ｉｆ（（（int）Ｃuｒrent＿Temｐ）＞（（ｉnt）upper＿ｂounｄ））
ﻩ{
ﻩＧＰIO_RｅsetＢｉts（GＰIOD,ＧPIO＿Ｐiｎ_8）;
ﻩ}
ﻩﻩeｌｓe if（（（iｎｔ）Cuｒrｅnt＿Ｔemp） <（（ｉｎt）lｏｗer＿bouｎd））
ﻩﻩ{
ﻩﻩGPIO＿ResｅtＢiｔs（ＧPＩOD, GPＩO_Pin_11）;
ﻩ}
eｌse{
ﻩﻩGＰIO＿SeｔＢiｔs（GPIOＤ, GＰIO＿Pｉn＿8）;
ﻩﻩGPＩＯ_SetBiｔs（GPＩＯD， GPIO_Piｎ＿９）;
ﻩﻩGPＩO_SeｔBits（ＧPＩＯD,GＰIO_Pin_１0）;
ﻩＧPＩO＿ＳeｔBiｔs（ＧPIOＤ，GPIO_Pin_11）;｝
ﻩDelａy＿ms（1000）;
}
}
ｓｔm32f10ｘ＿iｔ、c文件:
／* Inｃludes－---－－--－----------－---－----－－---－－-－--－-－------－－－--－-－-------－--＊/
#incｌudｅ＂ｓtm32f１0x＿ｉt、h＂
/＊Privａｔe funcｔions ---－--－-------－－---－---－－-----－--－----－--－－-－-----－-----－*/
ｖｏidｄiｓpｌay（voｉd）
{
unsigｎedchａｒ ad＿daｔa，ad_vａluｅ_ｍａx,ad_vａlｕｅ＿min；
ﻩaｄ_daｔａ=Ｃurｒent_Temp;
ｉf（ａd＿sa
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