基于STM32的多路数字式温度采集系统

I湖北民族学院毕业论文（设计）多路数字式温度监测系统学生姓名：学号：031041226系别：电气工程系专业：电子信息科学与技术指导教师：孙玲姣评阅教师：论文答辩日期答辩委员会主席I摘要本设计是一个以微控制器、温度传感器、按键及TFT显示屏等为框架的数字式温度测量系统。设计采用了STM32F103ZE芯片为主控制器，通过单总线制温度传感器DS18B20实现温度采集，将温度信息通过STM32F103ZE微控制器处理后在TFTLCD模块中显示，以实现多点的温度监测。本设计一共使用了四个DS18B20，也就是说本系统可以同时采样四个地点的温度值。待温度传感器的温度值采回来后，将所有的温度值显示在液晶屏上面。在显示功能上，使用折线图显示，使显示更直观、更强大。当然系统其他的功能也有显示，比如报警温度将会实时显示，其通过外围按键来调整极限温度。本设计也将部分显示相关的功能性按键加到TFTLCD上，减少外围电路，也增加了人机交互，使系统更加人性化、智能化。本设计功能齐全，在温度检测上面面聚到。关键词：微控制器，TFTLCD，DS18B20，温度监测IIAbstractThisdesignistoamicrocontroller,temperaturesensor,buttonsandTFTscreenfortheframeworkofdigitaltemperaturemeasuringsystem.STM32F103ZEchipsasthemaincontrollerisadopted,throughthesinglebustemperaturesensorDS18B20temperatureacquisition,temperatureinformationthroughSTM32F103ZEmicrocontrollershowninTFTLCDmoduleafterprocessing,inordertorealizethemulti-pointtemperaturemonitoring.ThisdesignusesthealtogetherfourDS18B20,thatistosay,thissystemcansamplingtemperatureoffourlocationsatthesametime.Withtemperaturesensortemperatureafteryoucomeback,allthetemperaturedisplayontheLCDpanel.Onthedisplayfunction,usingthelinechartshowsthatmaketheshowmoreintuitive,morepowerful.Thefunctionofthesystem,ofcourse,otheralsohavedisplay,suchasalarmtemperaturewillreal-timedisplay,throughtheperipheralbuttonstoadjustthelimittemperature.ThisdesignwillalsobepartofadisplayrelatedfunctionalkeysonTFTLCD,reducetheperipheralcircuit,alsoincreasedthehuman-computerinteraction,makethesystemmorehumane,intelligent.Thedesignofthefunctionisallready,atthetopsurfacetemperaturedetection.Keywords:microcontroller,TFTLCD,DS18B20,thetemperaturemeasurementIII目录摘要..........................................................................................................................IAbstract.....................................................................................................................II1绪言1.1课题背景.......................................................11.2国内外概况.....................................................11.3课题研究的目的和意义...........................................21.4课题的主要研究工作.............................................32系统设计方案的研究2.1方案选择.......................................................42.2系统总体方案设计...............................................72.3系统功能介绍...................................................73硬件电路设计3.1硬件元件介绍...................................................93.1.1STM32F103ZE介绍..........................................93.1.2DS18B20介绍.............................................123.1.3TFTLCD介绍..............................................153.1.4FSMC介绍................................................163.2硬件电路详细设计..............................................173.2.1温度采集模块设计.........................................173.2.2显示模块设计.............................................183.2.3按键模块设计.............................................193.2.4报警模块设计.............................................193.2.5系统总体电路图...........................................204软件设计4.1主程序流程图..................................................214.2温度采集处理子程序............................................214.3显示子程序介绍................................................22IV4.4按键子程序介绍................................................235系统调试及分析5.1调试结果及分析................................................266总结.........................................................29致谢...........................................................30参考文献.........................................................3111绪言本章阐述了温度测量的研究背景、当前现状以及发展方向，明确指出了现今温度测量所面临的问题。1.1课题背景现在人们的生活水平不断提高，物质文化水平日益提高，先进的高科技技术越来越凸显出其优势，博得人美的喜爱。高科技的应用也是越来越多，渗透于各行各业，渗透到人们的生活当中。人们对苹果手机的喜爱，可以说到了疯狂的地步。因为苹果手机的高科技硬件与高效人性化的软件设计，使整个系统流畅、完美，大部分中青年都为之痴狂。科技更新，新产品大量更新换代，大量新产品涌现市场，老化产品不停地被淘汰。单片机的应用也越来越广泛，它带给我们的方便也越来越大[1]。随处可见的电子产品，比如路由器、交换机；电气产品，比如洗衣机、空调、电冰箱；这些在生活中经常出现的设备，其主要就是使用单片机的控制。单片机以其廉价、小体积、程序简单的特点，出现在各大小的产品上面。近些年，市场上的电子产品越来越多，大到大型设备，小到电动玩具，都使用了单片机控制。单片机的控制加入，既增加了产品的智能化，简化电路，又能降低生产成本，所以单片机的流行是必然。在温度监控方面，近年也开始使用单片机控制，使用小型化、智能化、人性化的移动便携设备。现今的温室大棚，恒温箱，空调等很多设备都是靠控制温度来达到我们想要的效果的。所以基于单片机的温度测量系统就更加具有它的研究意义。单片机在如今的地位堪称举足轻重，没有了单片机，那我们现代的社会将会成为原始社会。1.2国内外概况社会在进步，科技在更新，技术也越来越发达。部分发达国家的科技也是领先于国内的。在美、日两个科技强国更是有了突出的展现。在仓库管理上，国外早就使用了多路、多点数字式温度采集，当然在性能上也是精度与稳定相结合的[2]。国外很早就已经实现多点多路温度监控系统，其采用计算机的高速、多功能的优点，将环境监控系统搭建起来[2,3]。基于计算机的多点监控系统，其具有电脑的多元化、多功能、计算速度快、实时显示、信息全、功能齐的特点。但是因为有计算机的加入，大大增加了已有的投入成本，使系统的普及得到限制。可是随着MCU（MicroControllerUnit，即微控制器）技术的流行，MCU控制系统开始占据市场，大量的淘汰掉以前的环境监控系统。MCU控制以其低成本、小体积、高速的特点，迅速渗透各行业，将原有的计算机控制系统替换掉。环境监控方面，MCU也因为其小体积、低成本的优点，可以完全满足其系统的需求，而将原来的计算机系统替换下来[4,5]。2在国内，环境温度监控系统的设计研发上，已经有了较为成熟的技术。在MCU控制系统推进潮流下，国内也赶着这更新换代的时机，设计研发了一些环境温度的监控系统[4]。但是与其他科技强国的对比之下，国内自主研发的的系统，在功能、智能、性能方面都还是稍逊颜色。但是国内近几年在高速的MCU控制上，有了进一步的突破，在高速的控制系统的研发的突破下，似乎也有赶超国外的势头。1.3课题研究的目的和意义研究目的:温度测量在我们的生活当中随处可见，在各个种类的企业中应用非常广泛。在日益更新的现代化技术当中，温度的测量普遍应用于各行各业当中，最为典型的是现代化工业生产上，在民用上也是相当的普遍的，生活中是随处可见。现代流行的温度测量中最为常见的两种方式分别是：模拟测量与数字式测量。模拟测量的稳定性，受到系统的所处环境干扰或者系统本身的稳定度的影响。数字式的温度测量是较稳定的，相对而言，比模拟温度测量的稳定性要好。所以现代温度测量中，采用的数字式温度测量较为普遍。对数字式的测量系统进行研究，有利于温度测量的普及与实用[6]。而本系统加入了新型的STM32单片机，将系统小型化、快速化、人性化、智能化。人们为了改善生活环境或者对其他环境进行监视，无线环境监控系