基于stm32的溫度測量系統(tǒng)

1、-. z理工大學畢業(yè)設(shè)計論文基于STM32的溫度測量系統(tǒng)學院系： 信息工程學院 專業(yè)班級： 學生： 指導教師：-. z學位論文原創(chuàng)性聲明 本人重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進展研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承當。 作者簽名： 年 月 日學位論文使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保障、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保存并向有關(guān)學位論文管理部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學士論文評選機構(gòu)將本學位論文的全部或局部容編入有關(guān)數(shù)據(jù)

2、進展檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于1、囗，在 年解密后適用本授權(quán)書2、不囗 。請在以上相應(yīng)方框打“作者簽名： 年 月 日導師簽名： 年 月 日目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc20542 摘 要 PAGEREF _Toc20542 I HYPERLINK l _Toc25586 Abstract PAGEREF _Toc25586 II HYPERLINK l _Toc17466 1 緒論 PAGEREF _Toc17466 1 HYPERLINK l _Toc16170 2 系統(tǒng)分析 PAGEREF _Toc161

3、70 3 HYPERLINK l _Toc28978 2.1 STM32芯片 PAGEREF _Toc28978 3 HYPERLINK l _Toc20481 2.2 DS18B20 PAGEREF _Toc20481 5 HYPERLINK l _Toc318902.3 TFTLCD PAGEREF _Toc31890 6 HYPERLINK l _Toc25814 2.4 ATK-HC05藍牙串口 PAGEREF _Toc25814 7 HYPERLINK l _Toc18259 3 硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc18259 8 HYPERLINK l _Toc24176 3.1 M

4、CU PAGEREF _Toc24176 8 HYPERLINK l _Toc27660 3.2 JTAG設(shè)計 PAGEREF _Toc27660 9 HYPERLINK l _Toc24139 3.3 TFTLCD電路設(shè)計 PAGEREF _Toc24139 9 HYPERLINK l _Toc14981 4 軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc14981 10 HYPERLINK l _Toc16485 4.1 系統(tǒng)初始化 PAGEREF _Toc16485 10 HYPERLINK l _Toc1229 4.1.1 時鐘的初始化PAGEREF _Toc1229 10 HYPERLINK l

5、 _Toc1135 4.1.2 I/O初始化 PAGEREF _Toc1135 11 HYPERLINK l _Toc29225 4.1.3 串口初始化 PAGEREF _Toc29225 13 HYPERLINK l _Toc10637 4.1.4 DMA初始化 PAGEREF _Toc10637 15 HYPERLINK l _Toc28246 4.1.5 中斷初始化 PAGEREF _Toc28246 17 HYPERLINK l _Toc22795 4.2 模塊功能設(shè)計 PAGEREF _Toc22795 18 HYPERLINK l _Toc16367 4.2.1 DS18B20溫度

6、模塊 PAGEREF _Toc16367 18 HYPERLINK l _Toc24489 4.2.2 TFTLCD模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc24489 21 HYPERLINK l _Toc26363 4.2.3 ATK-HC05藍牙模塊 PAGEREF _Toc26363 24 HYPERLINK l _Toc12917 5 結(jié)果與總結(jié) PAGEREF _Toc12917 26 HYPERLINK l _Toc11499 參考文獻 PAGEREF _Toc11499 30 HYPERLINK l _Toc25418 致 PAGEREF _Toc25418 31-. z摘 要溫度是日

7、常生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個重要參數(shù)，傳統(tǒng)的溫度計有反響緩慢，測量精度不高的和讀數(shù)不方便等缺點，此外，通常需要人工去觀測溫度，比擬繁瑣，因而采用電子技術(shù)的溫度測量就顯得很有意義了。隨著電子技術(shù)的開展，出現(xiàn)各種基于芯片的溫度測量系統(tǒng)。本文設(shè)計了一個基于STM32的溫度測量與無線傳送的系統(tǒng)，溫度采集使用數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，無線傳輸使用ATK-HC05藍牙模塊。STM32的核基于corte*-m3，該核擁有意法半導體獨有的130nm專用低泄漏電流制造工藝和優(yōu)化的節(jié)能架構(gòu)，處于行業(yè)領(lǐng)先的節(jié)能性能，其高性能、低功耗、低本錢的優(yōu)勢正符合本次設(shè)計的要求。溫度芯片DS18B20采用單總線協(xié)議，僅占一個

8、I/O口就能將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點。無線的傳輸采用藍牙技術(shù)，本錢低，兼容的設(shè)備較多，可以降低傳統(tǒng)工程的工程量，同時可以節(jié)省大量由排線、線路維修、檢測上的一些不必要的障礙和消耗，同時，在實時運行階段也可以明顯表達它的便攜性，高效性和節(jié)能性。關(guān)鍵詞：STM32；藍牙；DS18B20；溫度；TFTLCDAbstractTemperature is an important parameter in the daily life and agricultural production, the traditional thermomete

9、r has slow response and reading inconvenient shortings, the measurement accuracy is not high , in addition, usually requiring labor to observe the temperature, more cumbersome, and thus the temperature of the use of electronic technology it makes sense to measure it.With the development of electroni

10、c technology, the emergence of various chip-based temperature measurement system. This paper presents an STM32-based temperature measurement and wireless transmission systems, the temperature acquisition using digital temperature sensor DS18B20, wireless transmission using ATK-HC05 Bluetooth module.

11、The STM32 kernel is based on corte*-m3, the kernel has a unique 130nm STMicroelectronics special low leakage current manufacturing processes and energy optimized architecture, industry-leading energy-saving performance, its high-performance, low-power, low-cost advantage is ply with the requirements

12、 of this design. DS18B20 temperature chip single bus protocol, only one I / O port will be able to ambient temperature into digital signals, with miniaturization, low power consumption, high performance, anti-interference ability, easy with microprocessors and other advantages. Wireless transmission

13、 using Bluetooth technology, low cost, more patible devices, you can reduce the amount of traditional engineering projects, and can save a lot by a cable, line maintenance, testing on some of the unnecessary barriers and consumption, while, in real-time operational phase can also be evident in its p

14、ortability, efficiency, and energy efficiency.Keywords: STM32；Bluetooth； DS18B20； temperature；TFTLCD-. z1 緒論隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷開展，生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步，對于產(chǎn)品的精度要求也不斷提高，而溫度是人們生產(chǎn)生活中十分關(guān)注的參數(shù)，對溫度的測量以及監(jiān)控就顯得十分重要。在*些行業(yè)中對溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度的偏差進而引發(fā)事故。如化工業(yè)中做酶的發(fā)酵，必須時刻了解所發(fā)酵酶的溫度才可以得到所需酶；文物的保護同樣也離不開溫度的采集，不僅在文物出土的時刻，在博物館和檔案館中，溫度的控制也是藏品保存關(guān)鍵，

15、所以溫度的檢測對其也是具有重要意義的；另外大型機房的溫度的采集，超出此圍會影響效勞器或系統(tǒng)的正常工作等等。傳統(tǒng)方式監(jiān)控溫度往往很消耗人力，而且實時性差。本文就設(shè)計了一個基于STM32的溫度測量系統(tǒng)，在測量溫度的同時能實現(xiàn)無線傳輸與控制。早期使用的是模擬溫度傳感器，如熱敏電阻，隨著環(huán)境溫度的變化，它的阻值也發(fā)生線性變化，用處理器采集電阻兩端的電壓，然后根據(jù)*個公式就可計算出當前環(huán)境溫度。而現(xiàn)在的溫度傳感器已經(jīng)走向數(shù)字化，本次設(shè)計選用美國DALLAS半導體公司推出的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，該芯片采用單總線協(xié)議，僅占用一個I/O口，直接將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，以數(shù)字碼方式串行輸出。DS18

16、B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹剛封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域，如電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，干凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合MCU選用STM32RBT6，有測量精度高、操作簡單、價格低廉等優(yōu)點。STM32系列基于專為要求高性能、低本錢、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM Corte*-M3核。按性能分成兩個不同的系列：ST

17、M32F103“增強型系列和STM32F101“根本型系列。增強型系列時鐘頻率到達72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；根本型時鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最正確選擇。兩個系列都置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品。同時在編程方面STM32也具有和其他單片機的優(yōu)勢之處，如51單片機必須從最底層開場編程，而STM32所有的初始化和一些驅(qū)動的程序都是以模板的形式提供應(yīng)開發(fā)者，在此開發(fā)者只需要了些其他的模塊功能和工作

18、方式和少量的語法知識便可以進展編程，此優(yōu)勢不但節(jié)約了時間，也為STM32的開展做出了強有力的鋪墊，而且STM32目前是剛剛被作為主流開發(fā)的單片機，所以其前景是無可估量的，這次畢業(yè)設(shè)計也是看好了其優(yōu)越的開展趨勢來選擇的。無線傳輸采用藍牙技術(shù)，將采集的溫度傳輸至終端，以此實現(xiàn)遠程監(jiān)控。利用“藍牙技術(shù)，能夠在10米的半徑圍實現(xiàn)單點對多點的無線數(shù)據(jù)傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達1Mbps。通訊介質(zhì)為頻率在2.402GHz到2.480GHz之間的電磁波。用跳頻頻譜擴展技術(shù)，把頻帶分成假設(shè)干個跳頻信道，在一次連接中，無線電收發(fā)器按偽隨機碼序列不斷地從一個信道“跳到另一個信道。硬件設(shè)計使用的是Altium Des

19、igner軟件，Altium Designer 是原Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。這套軟件把原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)進展了完美融合，使用起來很方便。通過原理圖的繪制，對整體的構(gòu)造有了更深一步的了解。軟件局部則是通過RealView MDK來設(shè)計的，它是ARM于2006年1月30日推出的針對各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具。RealView MDK集成了業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)，包括Keil Vision3集成開發(fā)環(huán)境與RealView編譯器。支持最新的Corte*-M3核處理器，自動配置啟動代碼，集成Fla

20、sh燒寫模塊，強大的 Simulation設(shè)備模擬，可進展軟件仿真。軟件仿真時可以查看很多硬件相關(guān)的存放器，通過觀察這些存放器，就能很容易的檢查代碼的功能是否符合設(shè)計要求，出現(xiàn)錯誤時也方便找出原因。通過Jlink連接處理器后，還能進展在線調(diào)試，就能實時跟蹤程序在硬件上的執(zhí)行狀況，可以進展復(fù)位、執(zhí)行到斷點處、掛起、執(zhí)行進去、執(zhí)行過去、執(zhí)行出去等豐富的操作，例如，單步執(zhí)行程序，就可以看到每一行代碼在硬件的所起的效果，這樣更直觀，更方便對程序進展改良。這個功能在軟件設(shè)計的過程中給予我極大的幫助，STM32的存放器比擬繁雜，使用時很容易遺漏*些局部，而在線調(diào)試就容易找出問題所在，從而進展糾正。最后的成

21、品較好的完成了預(yù)定的設(shè)計要求，能準確的顯示溫度數(shù)據(jù)，能與移動終端實現(xiàn)異步雙工通信，到達傳輸溫度和遠程控制的目的。通過本次設(shè)計，更加深入的理解了stm32的相關(guān)存放器，并掌握其工作原理。更加深入的學習和應(yīng)用一些工具軟件，如Altium Designer、RealView MDK，通過對這些軟件的使用，也加深了對相關(guān)知識的理解。本次的畢業(yè)設(shè)計題目相關(guān)的知識包括：電路原理、模擬電路、數(shù)字電路、c語言、單片機原理、通信原理等，有效的培養(yǎng)分析和解決實際問題的綜合能力，得到更加全面的培養(yǎng)和鍛煉，使大學所學的根底和專業(yè)知識可以再解決實際問題中得到綜合的應(yīng)用。2 系統(tǒng)分析本系統(tǒng)是基于STM32 微控制器所設(shè)計

22、的溫度測量系統(tǒng)，通過溫度芯片DS18B20測量溫度，微控制器驅(qū)動液晶模塊顯示當前測得的溫度，然后由藍牙將溫度信息發(fā)送至手機終端，同時接收終端反響的控制信息。整個系統(tǒng)模塊分為四個模塊：主芯片模塊、DS18B20溫度模塊、液晶顯示、藍牙模塊。MCU 是STM32 主芯片的最小板，上面有芯片工作需要的最少資源：時鐘控制電路、復(fù)位電路、JTAG 控制口以及與外圍電路相連的接口。DS18B20和液晶分別是溫度測量、控制顯示局部。而藍牙模塊負責完成與移動終端的異步雙工通信。2.1 STM32芯片STM32系列基于專為要求高性能、低本錢、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM Corte*-M3核。按性能分成兩

23、個不同的系列：STM32F103“增強型系列和STM32F101“根本型系列。增強型系列時鐘頻率到達72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；根本型時鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最正確選擇。兩個系列都置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當于0.5mA/MHz。STM32的高性能Corte*-M3核為1.25DMips/MHz；含有一流的外設(shè)：1us的雙12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，1

24、8MHZ的I/O翻轉(zhuǎn)速度；在72MHz時消耗36mA，待機時下降的2uA。核：ARM32位Corte*-M3 CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz。單周期乘法和硬件除法。存儲器：片上集成32-512KB的Flash存儲器。6-64KB的SRAM存儲器。時鐘、復(fù)位和電源管理：2.0-3.6V的電源供電和I/O接口的驅(qū)動電壓。POR、PDR和可編程的電壓探測器PVD。4-16MHz的晶振。嵌出廠前調(diào)校的8MHz RC振蕩電路。部40 kHz的RC振蕩電路。用于CPU時鐘的PLL。帶校準用于RTC的32kHz的晶振。低功耗：3種低功耗模式：休眠，停頓，待機模式。為RTC和備份存

25、放器供電的VBAT。調(diào)試模式：串行調(diào)試SWD和JTAG接口。DMA：12通道DMA控制器。支持的外設(shè)：定時器，ADC，DAC，SPI，IIC和USART。2個12位的us級的A/D轉(zhuǎn)換器16通道：A/D測量圍：0-3.6 V。雙采樣和保持能力。片上集成一個溫度傳感器。2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器：STM32F103*C,STM32F103*D,STM32F103*E獨有。最多高達112個的快速I/O端口：根據(jù)型號的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16個外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以承受5V以的輸入。最多多達11個定時器：4個16位定時器，每個定

26、時器有4個IC/OC/PWM或者脈沖計數(shù)器。2個16位的6通道高級控制定時器：最多6個通道可用于PWM輸出。2個看門狗定時器獨立看門狗和窗口看門狗。Systick定時器：24位倒計數(shù)器。2個16位根本定時器用于驅(qū)動DAC。最多多達13個通信接口：2個IIC接口SMBus/PMBus。5個USART接口ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，調(diào)試控制。3個SPI接口18 Mbit/s，兩個和IIS復(fù)用。CAN接口2.0B。USB 2.0全速接口。SDIO接口。ECOPACK封裝：STM32F103*系列微控制器采用ECOPACK封裝形式。集成嵌入式Flash和SRAM存儲器的ARM Corte

27、*-M3核。和8/16位設(shè)備相比，ARM Corte*-M3 32位RISC處理器提供了更高的代碼效率。STM32F103*微控制器帶有一個嵌入式的ARM核，所以可以兼容所有的ARM工具和軟件。嵌入式Flash存儲器和RAM存儲器：置多達512KB的嵌入式Flash，可用于存儲程序和數(shù)據(jù)。多達64KB的嵌入式SRAM可以以CPU的時鐘速度進展讀寫不待等待狀態(tài)?？勺冹o態(tài)存儲器FSMC：FSMC嵌入在STM32F103*C,STM32F103*D,STM32F103*E中，帶有4個片選，支持四種模式：Flash,RAM,PSRAM,NOR和NAND。3個FSMC中斷線經(jīng)過OR后連接到NVIC。沒有

28、讀/寫FIFO，除PCCARD之外，代碼都是從外部存儲器執(zhí)行，不支持Boot，目標頻率等于SYSCLK/2，所以當系統(tǒng)時鐘是72MHz時，外部按照36MHz進展。嵌套矢量中斷控制器NVIC：可以處理43個可屏蔽中斷通道不包括Corte*-M3的16根中斷線，提供16個中斷優(yōu)先級。嚴密耦合的NVIC實現(xiàn)了更低的中斷處理延遲，直接向核傳遞中斷入口向量表地址，嚴密耦合的NVIC核接口，允許中斷提前處理，對后到的更高優(yōu)先級的中斷進展處理，支持尾鏈，自動保存處理器狀態(tài)，中斷入口在中斷退出時自動恢復(fù)，不需要指令干預(yù)。外部中斷/事件控制器E*TI：外部中斷/事件控制器由用于19條產(chǎn)生中斷/事件請求的邊沿探測

29、器線組成。每條線可以被單獨配置用于選擇觸發(fā)事件上升沿，下降沿，或者兩者都可以，也可以被單獨屏蔽。有一個掛起存放器來維護中斷請求的狀態(tài)。當外部線上出現(xiàn)長度超過部APB2時鐘周期的脈沖時，E*TI能夠探測到。多達112個GPIO連接到16個外部中斷線。時鐘和啟動：在啟動的時候還是要進展系統(tǒng)時鐘選擇，但復(fù)位的時候部8MHz的晶振被選用作CPU時鐘?？梢赃x擇一個外部的4-16MHz的時鐘，并且會被監(jiān)視來判定是否成功。在這期間，控制器被制止并且軟件中斷管理也隨后被制止。同時，如果有需要例如碰到一個間接使用的晶振失敗，PLL時鐘的中斷管理完全可用。多個預(yù)比擬器可以用于配置AHB頻率，包括高速APB(PB2

30、)和低速APBAPB1，高速APB最高的頻率為72MHz，低速APB最高的頻率為36MHz。Boot模式：在啟動的時候，Boot引腳被用來在3種Boot選項種選擇一種：從用戶Flash導入，從系統(tǒng)存儲器導入，從SRAM導入。Boot導入程序位于系統(tǒng)存儲器，用于通過USART1重新對Flash存儲器編程。電源供電方案：VDD ，電壓圍為2.0V-3.6V，外部電源通過VDD引腳提供，用于I/O和部調(diào)壓器。VSSA和VDDA，電壓圍為2.0-3.6V，外部模擬電壓輸入，用于ADC，復(fù)位模塊，RC和PLL，在VDD圍之ADC被限制在2.4V，VSSA和VDDA必須相應(yīng)連接到VSS和VDD。VBAT，

31、電壓圍為1.8-3.6V，當VDD無效時為RTC，外部32KHz晶振和備份存放器供電通過電源切換實現(xiàn)。電源管理：設(shè)備有一個完整的上電復(fù)位POR和掉電復(fù)位PDR電路。這條電路一直有效，用于確保從2V啟動或者掉到2V的時候進展一些必要的操作。當VDD低于一個特定的下限VPOR/PDR時，不需要外部復(fù)位電路，設(shè)備也可以保持在復(fù)位模式。設(shè)備特有一個嵌入的可編程電壓探測器PVD，PVD用于檢測VDD，并且和VPVD限值比擬，當VDD低于VPVD或者VDD大于VPVD時會產(chǎn)生一個中斷。中斷效勞程序可以產(chǎn)生一個警告信息或者將MCU置為一個平安狀態(tài)。PVD由軟件使能。電壓調(diào)節(jié)：調(diào)壓器有3種運行模式：主MR，低

32、功耗LPR和掉電。MR用在傳統(tǒng)意義上的調(diào)節(jié)模式運行模式，LPR用在停頓模式，掉電用在待機模式：調(diào)壓器輸出為高阻，核心電路掉電，包括零消耗存放器和SRAM的容不會喪失。低功耗模式：STM32F103*支持3種低功耗模式，從而在低功耗，短啟動時間和可用喚醒源之間到達一個最好的平衡點。休眠模式：只有CPU停頓工作，所有外設(shè)繼續(xù)運行，在中斷/事件發(fā)生時喚醒CPU；停頓模式：允許以最小的功耗來保持SRAM和存放器的容。1.8V區(qū)域的時鐘都停頓，PLL，HSI和HSE RC振蕩器被禁能，調(diào)壓器也被置為正常或者低功耗模式。設(shè)備可以通過外部中斷線從停頓模式喚醒。外部中斷源可以使16個外部中斷線之一，PVD輸出

33、或者TRC警告。待機模式：追求最少的功耗，部調(diào)壓器被關(guān)閉，這樣1.8V區(qū)域斷電。PLL,HSI和HSE RC振蕩器也被關(guān)閉。在進入待機模式之后，除了備份存放器和待機電路，SRAM和存放器的容也會喪失。當外部復(fù)位NRST引腳，IWDG復(fù)位，WKUP引腳出現(xiàn)上升沿或者TRC警揭發(fā)生時，設(shè)備退出待機模式。進入停頓模式或者待機模式時，TRC,IWDG和相關(guān)的時鐘源不會停頓。選型片的原則是：看功耗，本次設(shè)計的溫度系統(tǒng)需要在外場長時間工作，則就需要功耗較低；看本錢，在能滿足性能要求的前提下，選擇本錢較低的。從這兩個方面來看，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當于0.5mA/MHz，時

34、鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，綜合考慮，本次設(shè)計選用的mcu為STM32RBT6。2.2 DS18B20DS18B20是由DALLAS半導體公司推出的一種的“一線總線接口的溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它是一種新型的體積小、適用電壓寬、與微處理器接口簡單的數(shù)字化溫度傳感器。一線總線構(gòu)造具有簡潔且經(jīng)濟的特點，可使用戶輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9l2位的數(shù)字值讀數(shù)方式。它工作在355 V的電壓

35、圍，采用多種封裝形式，從而使系統(tǒng)設(shè)計靈活、方便，設(shè)定分辨率及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。目前常用的單片機與外設(shè)之間進展數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€主要有I2C，SPI和SCI總線。其中I2C總線以同步串行二線方式進展通信：一條時鐘線，一條數(shù)據(jù)線。SPI總線則以同步串行三線方式進展通信：一條時鐘線，一條數(shù)據(jù)輸入線，一條數(shù)據(jù)輸出線。SCI總線是以異步方式進展通信：一條數(shù)據(jù)輸入線，一條數(shù)據(jù)輸出線。而DS18B20的單總線采用單條信號線，既可傳輸時鐘，又可傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而具有線路簡單，硬件開銷少，本錢低廉，便于總線擴展和維護等優(yōu)點。ROM中的64位序列號是出廠前被

36、光記好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每DS18B20的64位序列號均不一樣。64位ROM的排列是：前8位是產(chǎn)品家族碼，接著48位是DS18B20的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼(CRC=*8+*5 +*4 +1)。ROM作用是使每一個DS18B20都各不一樣，這樣就可實現(xiàn)一根總線上掛接多個。DS18B20適應(yīng)電壓圍寬，電壓圍在3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路繼承在形如一只三極管的集成電路。可編程分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5度，0.25度，0.125度，0.0625度，可實現(xiàn)高精度測

37、溫。2.3 TFTLCDTFT-LCD即薄膜晶體管液晶顯示器。其英文全稱為：Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display。液晶先后避開了困難的發(fā)光問題，利用液晶作為光閥的優(yōu)良特性把發(fā)光顯示器件分解成兩局部，即光源和對光源的控制。作為光源，無論從發(fā)光效率、全彩色，還是壽命，都已取得了輝煌的成果，而且還在不斷深化之中。LCD創(chuàng)造以來，背光源在不斷地進步，由單色到彩色，由厚到薄，由側(cè)置熒光燈式到平板熒光燈式。在發(fā)光光源方面取得的最新成果都會為LCD提供新的背光源。隨著光源科技的進步，會有更新的更好的光源出現(xiàn)并為LCD所應(yīng)用。余下的就是對光源的控制，把半導體大

38、規(guī)模集成電路的技術(shù)和工藝移植過來，研制成功了薄膜晶體管TFT生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)了對液晶光閥的矩陣尋址控制，解決了液晶顯示器的光閥和控制器的配合，從而使液晶顯示的優(yōu)勢得以實現(xiàn)。TFT-LCD與無源TN-LCD、STN-LCD的簡單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個象素上都設(shè)置有一個薄膜晶體管TFT，可有效地克制非選通時的串擾，使顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無關(guān)，因此大大提高了圖像質(zhì)量。TFT-LCD也被叫做真彩液晶顯示器。 TFT實際上指的是薄膜晶體管，可以對屏幕上的各個獨立的像素進展控制。顯示屏由許多可以發(fā)出任意顏色的光線的像素組成，只要控制各個像素顯示相應(yīng)的顏色就能到達目的了。在TFT LCD中

39、采用背光技術(shù)，為了能準確地控制每一個像素的顏色和亮度就需要在每一個像素之后安裝一個類似百葉窗的開關(guān)，當“百葉窗翻開時光線可以透過來，而“百葉窗關(guān)上后光線就無法透過來。技術(shù)上的實現(xiàn)就是利用了液晶的特性，在上下兩層都有溝槽，上層的是縱向排列，下層的是橫向排列，當不加電壓時液晶處于自然狀態(tài)，通過適當?shù)臉?gòu)造設(shè)計，光線從上層通過夾層后會發(fā)生90度的扭曲，從而能在下層順利通過，加上電壓就會生成一個電場，使得液晶都垂直排列，這時光線就無法通過下層。2.4 ATK-HC05藍牙串口ATK-HC05模塊，是一款高性能主從一體藍牙串口模塊，可以同各種帶藍牙功能的電腦、藍牙主機、手機、PDA、PSP等智能終端配對，

40、該模塊支持非常寬的波特率圍：48001382400，并且模塊兼容5V或3.3V單片機系統(tǒng)，使用非常靈活、方便。在微微網(wǎng)建立之前，所有設(shè)備都處于就緒狀態(tài)。在該狀態(tài)下，未連接的設(shè)備每隔1.28s監(jiān)聽一次消息，設(shè)備一旦被喚醒，就在預(yù)先設(shè)定的32個跳頻頻率上監(jiān)聽信息。連接進程由主設(shè)備初始化。如果一個設(shè)備的地址，就采用頁信息建立連接；如果地址未知，就采用緊隨頁信息的查詢信息建立連接。在微微網(wǎng)中，無數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備轉(zhuǎn)入節(jié)能工作狀態(tài)。主設(shè)備可將從設(shè)備設(shè)置為保持方式，此時，只有部定時器工作；從設(shè)備也可以要求轉(zhuǎn)入保持方式。設(shè)備由保持方式轉(zhuǎn)出后，可以立即恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸。連接幾個微微網(wǎng)或管理低功耗器件時，常使用保持方式

41、。監(jiān)聽方式和休眠方式是另外兩種低功耗工作方式。藍牙基帶技術(shù)支持兩種連接方式：面向連接SCO方式，主要用于語音傳輸；無連接ACL方式，主要用于分組數(shù)據(jù)傳輸。溫度數(shù)據(jù)就通過無連接方式傳輸。藍牙采用的是跳頻和時分多址技術(shù)。跳頻就是用偽隨機碼序列進展移頻鍵控，使載波頻率不斷跳變而擴展頻譜的一種方法。在傳統(tǒng)的定頻通信系統(tǒng)中，發(fā)射機中的主振蕩器的振蕩頻率是固定設(shè)置的，因而它的載波頻率是固定的。為了得到載波頻率是跳變的跳頻信號，要求主振蕩器的頻率應(yīng)能遵照控制指令而改變。這種產(chǎn)生跳頻信號的裝置叫跳頻器。通常，跳頻器是由頻率合成器和跳頻指令發(fā)生器構(gòu)成的。如果將跳頻器看作是主振蕩器，則與傳統(tǒng)的發(fā)信機沒有區(qū)別。被傳

42、送的信息可以是模擬的或數(shù)字的信號形式，經(jīng)過調(diào)制器的相應(yīng)調(diào)制，便獲得副載波頻率固定的已調(diào)波信號，再與頻率合成器輸出的主載波頻率信號進展混頻，其輸出的已調(diào)波信號的載波頻率到達射頻通帶的要求，經(jīng)過高通濾波器后饋至天線發(fā)射出去。這就是定頻信號的發(fā)送過程。而時分多址就是把時間分割成互不重疊的幀，再將幀分割成互不重疊的時隙信道與用戶具有一一對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)時隙區(qū)分來自不同地址的用戶信號，從而完成的多址連接。3 硬件設(shè)計3.1 MCUMCU選用的STM32RBT6，64引腳。排阻P3和P1分別用于PORTA和PORTB的IO口引出，其中P2還有局部用于PORTC口的引出。PORTA和PORTB都是按順序排列的

43、。P2連接了DS18B20的數(shù)據(jù)口以及紅外傳感器的數(shù)據(jù)線，它們分別對應(yīng)著PA0和PA1，只需要通過跳線帽將P2和P3連接起來就可以使用了。這里不直接連在一起的原因有二：1，防止紅外傳感器和DS18B20對這兩個IO口作為其他功能使用的時候的影響；2，DS18B20和紅外傳感器還可以用來給其他板子提供輸入。 P4口連接了PL2303的串口輸出，對應(yīng)著STM32的串口1PA9/PA10，在使用的時候，也是通過跳線帽將這兩處連接起來。這樣設(shè)計使得PA9和PA10用作其他用途使用的時候，不受到PL2303的影響。P5口是另外一個IO引出排陣，將PORTC和PORTD等的剩余IO口從這里引出。 圖3.1

44、 mcu原理圖3.2 JTAG設(shè)計JTAG(Joint Test Action Group；聯(lián)合測試行動小組)是一種國際標準測試協(xié)議IEEE 1149.1兼容，主要用于芯片部測試。標準的JTAG接口是4線：TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。圖3.2 JTAG原理圖3.3 TFTLCD電路設(shè)計TFTLCD采用34引腳，局部對應(yīng)關(guān)系為：LCD_LED對應(yīng)PC10；LCD_CS對應(yīng)PC9；LCD_RS對應(yīng)PC8；LCD_WR對應(yīng)PC7；LCD_RD對應(yīng)PC6；LCD_D17：1；對應(yīng)PB15：0圖3.3 tftlcd原理圖4 軟件設(shè)計軟件設(shè)計局部，包括兩大局

45、部：初始化和功能性設(shè)計。4.1 系統(tǒng)初始化 時鐘的初始化時鐘是MCU的驅(qū)動源，而STM32有三種不同的時鐘源來驅(qū)動系統(tǒng)時鐘：HSI振蕩器時鐘、HSE振蕩器時鐘、PLL時鐘。HSI時鐘信號由部8MHz的RC振蕩器產(chǎn)生，可在2分頻后作為PLL輸入，HSE即高速外部時鐘信號由兩種時鐘源產(chǎn)生：HSE外部晶體/瓷諧振器、HSE用戶外部時鐘。而我選用的是PLL時鐘。主PLL以HSI時鐘除以2或HSE通過一個可配置分頻器的PLL2時鐘來倍頻后輸出。PLL2和PLL3由HSE通過一個可配置的分頻器提供時鐘。必須在使能每個PLL之前完成PLL的配置(選擇時鐘源、預(yù)分頻系數(shù)和倍頻系數(shù)等)，同時應(yīng)該在它們的輸入時鐘

46、穩(wěn)定(就緒位)后才能使能。一旦使能了PLL，這些參數(shù)將不能再被改變。 當改變主PLL的輸入時鐘源時，必須在選中了新的時鐘源(通過時鐘配置存放器(RCC_CFGR)的PLLSRC位)之后才能關(guān)閉原來的時鐘源。時鐘中斷存放器(RCC_CIR)，可以在PLL就緒時產(chǎn)生一個中斷。 其代碼如下：/系統(tǒng)時鐘初始化函數(shù) /pll:選擇的倍頻數(shù)，從2開場，最大值為16 void Stm32_Clock_Init(u8 PLL) unsigned char temp=0; MYRCC_DeInit(); /復(fù)位并配置向量表 RCC-CR|=0*00010000; /外部高速時鐘使能HSEON while(!(R

47、CC-CR17);/等待外部時鐘就緒 RCC-CFGR=0*00000400; /APB1/2=DIV2;AHB=DIV1; PLL-=2;/抵消2個單位 RCC-CFGR|=PLLCFGR|=1ACR|=0*32; /FLASH 2個延時周期 RCC-CR|=0*01000000; /PLLON while(!(RCC-CR25);/等待PLL鎖定 RCC-CFGR|=0*00000002;/PLL作為系統(tǒng)時鐘 while(temp!=0*02) /等待PLL作為系統(tǒng)時鐘設(shè)置成功 temp=RCC-CFGR2; temp&=0*03; Stm32_Clock_Init函數(shù)只有一個變量PLL，

48、就是用來配置時鐘的倍頻數(shù)的，當前所用的晶振為8Mhz，PLL的值設(shè)為9，則STM32將運行在72M的速度下。此外，在程序中經(jīng)常用到延時函數(shù)，利用CM3核的處理器部包含的SysTick定時器來實現(xiàn)延時，它是一個24位的倒計數(shù)定時器，當記到0時，將從RELOAD存放器中自動重裝載定時初值。只要不把它在SysTick控制及狀態(tài)存放器中的使能位去除，就永不停息。使用SysTick來實現(xiàn)延時，既不占用中斷，也不占用系統(tǒng)定時器。4.1.2 I/O初始化每個GPI/O端口有兩個32位配置存放器(GPIO*_CRL，GPIO*_CRH)，兩個32位數(shù)據(jù)存放器(GPIO*_IDR和GPIO*_ODR)，一個32

49、位置位/復(fù)位存放器(GPIO*_BSRR)，一個16位復(fù)位存放器(GPIO*_BRR)和一個32位鎖定存放器(GPIO*_LCKR)。 GPIO端口的每個位可以由軟件分別配置成多種模式： 輸入浮空 、輸入上拉、 輸入下拉 、模擬輸入、開漏輸出 、推挽式輸出、推挽式復(fù)用功能 、開漏復(fù)用功能。每個I/O端口位可以自由編程，然而I/0端口存放器必須按32位字被(不允許半字或字節(jié))。GPIO*_BSRR和GPIO*_BRR存放器允許對任何GPIO存放器的讀/更改的獨立；這樣，在讀和更改之間產(chǎn)生IRQ時不會發(fā)生危險。下列圖給出了一個I/O端口位的根本構(gòu)造。 圖4.1I/O端口構(gòu)造首先為了方便函數(shù)的編寫，

50、進展IO口的地址映射，如下列舉局部：*define BITBAND(addr， bitnum) (addr & 0*F0000000)+0*2000000+(addr &0*FFFFF)5)+(bitnumAPB2ENR|=1APB2ENR|=1CRH&=0*FFFFFFF0; GPIOA-CRH|=0*00000003;/PA8 推挽輸出 GPIOA-ODR|=1CRL&=0*FFFFF0FF;GPIOD-CRL|=0*00000300;/PD2 推挽輸出GPIOD-ODR|=1APB2ENR|=1CRH&=0*000FFFFF;GPIOA-CRH|=0*80800000; /PA13,15

51、 設(shè)置為輸入GPIOA-ODR|=1ODR|=115; /PA15上拉4.1.3串口初始化本次設(shè)計中藍牙的收發(fā)都是通過串口傳至STM32，串口最根本的設(shè)置，就是波特率的設(shè)置。STM32的串口使用需要開啟了串口時鐘，并設(shè)置相應(yīng)IO口的模式，然后配置一下波特率，數(shù)據(jù)位長度，奇偶校驗位等信息。具體步驟如下。串口時鐘使能。串口作為STM32的一個外設(shè)，其時鐘由外設(shè)時鐘使能存放器控制，其中串口1是在APB2ENR存放器的第14位。除了串口1的時鐘使能在APB2ENR存放器，其他串口的時鐘使能位都在APB1ENR存放器。串口復(fù)位。當外設(shè)出現(xiàn)異常的時候可以通過復(fù)位存放器里面的對應(yīng)位設(shè)置，實現(xiàn)該外設(shè)的復(fù)位，然

52、后重新配置這個外設(shè)到達讓其重新工作的目的。一般在系統(tǒng)剛開場配置外設(shè)的時候，都會先執(zhí)行復(fù)位該外設(shè)的操作。串口1的復(fù)位是通過配置APB2RSTR存放器的第14位來實現(xiàn)的。串口波特率設(shè)置。每個串口都有一個自己獨立的波特率存放器USART_BRR，通過設(shè)置該存放器就可以到達配置不同波特率的目的。串口控制。STM32的每個串口都有3個控制存放器USART_CR13，串口的很多配置都是通過這3個存放器來設(shè)置的。 圖4.3 USART_CR存放器各位描述該存放器的高18位沒有用到，低14位用于串口的功能設(shè)置。UE為串口使能位，通過該位置1，以使能串口。M為字長選擇位，當該位為0的時候設(shè)置串口為8個字長外加n

53、個停頓位，停頓位的個數(shù)n是根據(jù)USART_CR2的13:12位設(shè)置來決定的，默認為0。PCE為校驗使能位，設(shè)置為0，則制止校驗，否則使能校驗。PS為校驗位選擇，設(shè)置為0則為偶校驗，否則為奇校驗。T*IE為發(fā)送緩沖區(qū)空中斷使能位，設(shè)置該位為1，當USART_SR中的T*E位為1時，將產(chǎn)生串口中斷。TCIE為發(fā)送完成中斷使能位，設(shè)置該位為1，當USART_SR中的TC位為1時，將產(chǎn)生串口中斷。R*NEIE為接收緩沖區(qū)非空中斷使能，設(shè)置該位為1，當USART_SR中的ORE或者R*NE位為1時，將產(chǎn)生串口中斷。TE為發(fā)送使能位，設(shè)置為1，將開啟串口的發(fā)送功能。RE為接收使能位，用法同TE。 數(shù)據(jù)發(fā)送

54、與接收。STM32的發(fā)送與接收是通過數(shù)據(jù)存放器USART_DR來實現(xiàn)的，這是一個雙存放器，包含了TDR和RDR。當向該存放器寫數(shù)據(jù)的時候，串口就會自動發(fā)送，當收到收據(jù)的時候，也是存在該存放器。該存放器的各位描述如下列圖所示： 圖4.4 USART_DR存放器各位描述 串口狀態(tài)。串口的狀態(tài)可以通過狀態(tài)存放器USART_SR讀取。USART_SR的各位描述如下列圖所示：圖4.5 USART_SR存放器各位描述 R*NE讀數(shù)據(jù)存放器非空，當該位被置1的時候，就是提示已經(jīng)有數(shù)據(jù)被接收到了，并且可以讀出來了。這時候我們要做的就是盡快去讀取USART_DR，通過讀USART_DR可以將該位清零，也可以向該

55、位寫0，直接去除。 TC發(fā)送完成，當該位被置位的時候，表示USART_DR的數(shù)據(jù)已經(jīng)被發(fā)送完成了。如果設(shè)置了這個位的中斷，則會產(chǎn)生中斷。該位也有兩種清零方式：1讀USART_SR，寫USART_DR。2直接向該位寫0。代碼如下：void uart_init(u32 pclk2,u32 bound) float temp;u16 mantissa;u16 fraction; temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);/得到USARTDIVmantissa=temp; /得到整數(shù)局部fraction=(temp-mantissa)*16; /得到小數(shù)局部 man

56、tissaAPB2ENR|=1APB2ENR|=1CRH&=0*FFFFF00F;/IO狀態(tài)設(shè)置GPIOA-CRH|=0*000008B0;RCC-APB2RSTR|=1APB2RSTR&=(1BRR=mantissa; /波特率設(shè)置USART1-CR1|=0*200C; /1位停頓，無校驗位*if EN_USART1_R* /使能接收中斷USART1-CR1|=1CR1|=1DR；而將USART2_T*_BUF這個數(shù)組作為數(shù)據(jù)存儲器，就向DMA_CMAR*中寫入&USART2_T*_BUF；要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量通過strlen函數(shù)來測量后傳輸給DMA_DTR；因為只需開啟一個通道，所以優(yōu)先級可以隨

57、意設(shè)置；數(shù)據(jù)傳輸方向是從存儲器讀取；當啟動了循環(huán)模式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)目變?yōu)?時，將會自動地被恢復(fù)成配置通道時設(shè)置的初值，DMA操作將會繼續(xù)進展，而傳輸過的溫度值，不希望其重復(fù)傳輸，因而關(guān)閉循環(huán)模式；外設(shè)地址不變，存儲器選擇增量模式，它們的數(shù)據(jù)寬度都為8位，是為了適應(yīng)藍牙的數(shù)據(jù)傳輸。此外，傳輸一半和傳輸完無需產(chǎn)生中斷，每傳一次數(shù)據(jù)前都會關(guān)閉DMA通道，再重新開啟通道，4.1.5 中斷初始化傳輸數(shù)據(jù)到串口通過DMA方式，從串口接收數(shù)據(jù)時需要檢測，這時就采用中斷方式。CM3核支持256個中斷，其中包含了16個核中斷和240個外部中斷，并且具有256級的可編程中斷設(shè)置。但STM32并沒有使用CM3核的全

58、部東西，而是只用了它的一局部。STM32有76個中斷，包括16個核中斷和60個可屏蔽中斷，具有16級可編程的中斷優(yōu)先級。其中串口2屬于可屏蔽中斷，中斷向量地址為0*0000_00D8。對于如此多的中斷，優(yōu)先級的分配也就顯得很有意義，IPRInterrupt Priority Registers，就是控制中斷優(yōu)先級控制的存放器組，IPR存放器組由15個32bit的存放器組成，每個可屏蔽中斷占用8bit，這樣總共可以表示15*4=60個可屏蔽中斷。剛好和STM32的可屏蔽中斷數(shù)相等。IPR0的3124，2316，158，70分別對應(yīng)中中斷30，依次類推，總共對應(yīng)60個外部中斷。而每個可屏蔽中斷占用

59、的8bit并沒有全部使用，而是 只用了高4位。這4位，又分為搶占優(yōu)先級和子優(yōu)先級。搶占優(yōu)先級在前，子優(yōu)先級在后。而這兩個優(yōu)先級各占幾個位又要根據(jù)SCB-AIRCR中中斷分組的設(shè)置來決定。 STM32將中斷分為5個組，組04。該分組的設(shè)置是由SCB-AIRCR存放器的bit108來定義的。具體的分配關(guān)系如下表所示： 表4.1 AIRCR中斷分組設(shè)置表 組AIRCR10:8Bit7:4分配情況分配結(jié)果01110:40位搶占優(yōu)先級，4位響應(yīng)優(yōu)先級11101:31位搶占優(yōu)先級，3位響應(yīng)優(yōu)先級21012:22位搶占優(yōu)先級，2位響應(yīng)優(yōu)先級31003:13位搶占優(yōu)先級，1位響應(yīng)優(yōu)先級4114:04位搶占優(yōu)先

60、級，0位響應(yīng)優(yōu)先級所有的60個中斷，每個中斷的中斷優(yōu)先存放器的高四位中的最高3位是搶占優(yōu)先級，低1位是響應(yīng)優(yōu)先級。每個中斷，可以設(shè)置搶占優(yōu)先級為07，響應(yīng)優(yōu)先級為1或0。搶占優(yōu)先級的級別高于響應(yīng)優(yōu)先級。而數(shù)值越小所代表的優(yōu)先級就越高。 如果兩個中斷的搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級都是一樣的話，則中斷先發(fā)生就先執(zhí)行。高優(yōu)先級的搶占優(yōu)先級是可以打斷正在進展的低搶占優(yōu)先級中斷的。而搶占優(yōu)先級一樣的中斷，高優(yōu)先級的響應(yīng)優(yōu)先級不可以打斷低響應(yīng)優(yōu)先級的中斷。 STM32的5個分組是通過設(shè)置SCB-AIRCR的BIT10:8來實現(xiàn)的，SCB-AIRCR的修改需要通過在高16位寫入0*05FA這個密鑰才能修改的，故在