嵌入式系统课程设计(温度检测报警系统)

2019-04-21 15:51

嵌入式系统课程设计

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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

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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。

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二、设计方案

本次课程设计的要求是使用STM32F103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、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是一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函数中使用的ADC_ConvertedValue的内容就是ADC转换值了。

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 VSENSE在25摄氏度时的数值(典型值为1.42V)

Avg_Slope是温度与VSENSE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。

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4、本设计采用了USART1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。

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