毕业设计(论文)-基于STM32的室内温度控制系统文档格式.docx

1、关键词 温度控制； DS18B20；STM32 单片机Indoor temperature control system based on STM32Zhiling Li （Electronic information engineering, School of physics and telecommunication engineering, Shaanxi University of Technology,Hanzhoung 723000, Shaanxi, 1205）Tutor: Fang LiangAbstract This design is based on STM32 mic

2、rocontroller as the core of the temperature control system.Using DS18B20 temperature sensor to achieve the temperature of the collection, the use of TFT LCD screen to display the temperature. the hardware circuit of the system is designed through the selection of components; So as to design the rela

3、ted application, make the object, realize the function of temperature acquisition, display, control and other functions.The results show that the designed temperature control system can basically complete the required functions, and has the characteristics of high precision, good real-time performan

4、ce, easy to use, and so on.Keywordstemperaturecontrol；DS18B20；STM32singlechipmicrocomputeIV目录绪论11 系统总体设计21.1 系统功能要求21.2 系统方案论证21.3 系统设计框图21.4 具体控制选择21.4.1 控制器选择21.4.2 温度传感器32 硬件设计42.1 硬件构成42.2 控制模块42.2.1 STM32 简介42.2.2 STM32 的主要优点52.2.3 STM32 开发板62.3 最小系统设计72.4 温度采集模块82.4.1 DS18B20 的介绍82.4.2 DS18B20

5、 工作原理介绍82.4.3 DS18B20 使用中的注意事项92.4.4 DS18B20 与 STM32 单片机的连接电路92.5 显示模块102.5.1 TFTLCD 液晶显示简介102.5.2 ALIENTEK 2.8 液晶简介102.6 按键模块112.7 电源模块122.8 风机模块123 系统软件设计133.1 主程序133.2 温度采集子程序143.4 按键子程序164 系统调试174.1 硬件调试174.2 软件调试174.3 联合调试174.4 故障分析175 总结与展望195.1 总结195.2 展望19致谢20参考文献21附录 A外文及翻译22原文22译文29附录 B 系统

6、电路图35附录 C 实物图36附录 D 程序清单37绪论在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。特别是在冶金、医药、食品制造和化学制 造业等行业尤其显得重要。在适当的温度下生产的产品质量、产量和合格率会大大的提高。有些药 品的生产和存储要在很低的温度下进行；石油分馏的过程中在不同的温度下才能分离出汽油、柴油、煤油、硫化物；食品的制造和存储也要在特定的温度下才能保证质量。在农业大棚蔬菜和室内圈养 牲畜对于环境温度的要求也很高，大棚蔬菜的温度基本上要保证在 2030。鸡舍的育雏期温度要控制在 36左右。随着社会生产力和科学技术的发展，工农业生产和生活中对于温度的要求会越来越高，因此能够检测温

7、度变化的温度检测设备出现在人们的视线中。它能使人们能及时看到温度变化的第一手资料，提示温度变化情况，协助人们及时调整，让温度控制更好的服务于整个社会和人们的生活。 近年来随着电子信息技术的飞速发展，人类的生活发生了很大的变化，尤其是随着大规模集成电路的出现，微型计算机应运而生，让人类社会进入了一个崭新的时代。但是因为微型计算机成本较高，在很多工业控制中并不是最好的选择。所以单片机因为价格低廉、可靠性高，性能稳定以及独特的定时、计数功能而被广泛的应用在工业控制，工业生产，家用电器制造等方面，单片机的应用在不断的走向深处，在实时检测与自动控制的单片机应用系统中，单片机一般是用来做核心部件的，由具体

8、的硬件结构与控制对象的特点，和软件相结合来加以完善9。温度是表示物体冷热程度的物理量，工农业生产过程中温度是一个非常重要的参数。温度测量在产品生产，工业设计，能源节约中发挥到了关键性的作用。随着科学技术的进步和生产的需要， 温度传感器不断更新和丰富起来。温度作为一个模拟量，如果采用合适的技术和元件，把模拟的温度量转化为数字量虽然说不难，但电路比较复杂，成本也太高。温度测量中测量温度是重点，本设计中单片机温度测量同样如此11。 温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。由于温度自身的一些特点，如惯性大、滞后现象严重、难以建立精确的数学模型等，传统的控制方式由于其控制精度不高

9、、不能及时的跟踪对象特性变化等原因造成控制系统性能不佳。本设计基于这一点，选用具有高性能而又经济的 STM32 单片机作为控制器，所用算法为位置型 PID 控制算法，完成了对系统的设计8。本课题的设计方案具有可行性和一定的推广性，若能够应用于实际生产生活中，将会对提高企业自动化水平、降低生产成本、减轻工人劳动强度、提高生活质量等方面起到积极的促进作用。第 67 页 共 67 页1 系统总体设计1.1 系统功能要求该设计主要由单片机最小系统模块，温湿度采集模块、显示模块和键盘模块，报警模块等构成， 以 STM32 单片机作为核心处理器。主要完成的功能有以下几点：对室内温度进行实时检测、可按照指令

10、改变控制参数、将检测的温度显示出来。1.2 系统方案论证电路总体可以分为温度采集模块、单片机 STM32 最小系统模块、电机驱动模块、按键模块以及显示模块等。以 STM32 单片机最小系统作为核心控制电路，传感器采集温湿度作为 STM32 的输入,电机驱动模块、TFTLCD2.8 寸液晶屏，以及按键模块作为 STM32的输出。采集温度方面由DS18B20 温度传感器来完成，它是一个数字温度传感器、内置模数转换，可直接与单片机相连接。而 TFTLCD2.8 寸液晶显示屏是插针式，也可以直接与单片机相连接。通过 DS18B20 传感器采集当前的温湿度值、经单片机将其处理后的数据送到 TFTLCD

11、液晶显示屏来进行显示，主要显示测得的实时温度与设定的温度上下限。利用键盘设置温度阈值，如果当前采集的实时温度不在设定的温度阈值范围之内，则由 STM32 单片机发出指令来控制电机驱动模块，使电机正常工作来实现室内温度控制。1.3 系统设计框图 STMF103RCT6控制器电机驱动LCD 显示功按照系统能的具体要求，在保证实现其功能的基础上，尽可能降低系统成本。总体设计方案围绕上述思想，初步确定系统的方案如图 1.1 所示晶振电路复位电路按键电路DS18B20LED 指示 图 1.1 功能模块框图1.4 具体控制选择1.4.1 控制器选择方案一：选用 STM32F103ZET6 单片机该单片机有

12、 144 个引脚，为 32 微处理器 M3 内核，最大时钟频率可达到 72MZhz,处理速度快， 效率高。其内部有 8 个定时器，内个能输出 4 路 PWM 波，且有六个能能配置 4 个通道的捕获。同时内部还有多路 AD、DA 等，配置有 SPI、I2C 接口等，内部资源极为丰富，用该处理器为设计带来很大方便5。方案二：选用 STM32F103RCT6 单片机 该单片机有 64 个引脚，跟上述的 STM32ZET6 功能极为相似，同样也有多路 PWM、输入捕获、AD、DA，配有 SPI、I2C 等接口，内部资源较为丰富。但是相比 STM32ZET6，该单片机体积小，引脚少。内部只有四个定时器（

13、定时器 1 到定时器 4），不过都具有计数、产生 PWM 波及输入捕获功能5。方案一中 STM32F103ZET6 管脚太多且体积较大，虽然内部资源丰富，但是好多没用到。而STM32F103RCT6 内部不仅集成了设计所需要的功能而且体积小、引脚少，同时相比 STM32F103ZET6价格更便宜。所以选用 STM32F103RCT6 作为主控器。1.4.2 温度传感器数字温度传感器如 DS18B20 该传感器主要特性如下：数据线供电方式是在寄生电源方式下的供电，电压适应的范围比较宽， 电压范围为：3.05.5V；DS18B20 在和单片机连接时仅仅需一条总线就可以实现 DS18B20 和单片机双向的通信，它的单线接口方式十分特殊，但也十分方便；多个 DS18B20 可以并联的在唯一的三线上，能够实现组网的多点测温功能；全部传感器元件和转换电路就像一只三极管集成在集成电路内，DS18B20 在使用的时候不需要任何的外围元件；测