嵌入式体系课程设计【1 】姓名：班级：学号：目次：一．体系请求二．设计计划三．程序流程图四．软件设计五．课程总结与小我领会一.体系请求运用STM32F103作为主控CPU设计一个温度分解测控体系,具体请求：1.运用热敏电阻或者内部集成的温度传感器检测情况温度,每0.1秒检测一次温度,对检测到的温度进行数字滤波（可以运用平均法）.记载当前的温度值和时光.2.运用盘算机,经由过程串行通讯获取STM32F103检测到的温度和所对应的时光.3.运用盘算机进行时光的设定.4.运用盘算机进行温度上限值和下限值的设定.5.若超出上限值或者低于下限值,则STM32进行报警提醒.二、设计计划本次课程设计的请求是运用STM32F103设计一个温度测控体系,这款单片机集成了许多的片上资本,功效十分壮大,我运用了以下部分来完成课程设计的请求：1、STM32F103内置了3个12位A/D转换模块,最快转换时光为1us.本次课程设计请求进行温度测定,于是运用了个中一个ADC对片上温度传感器的内部旌旗灯号源进行转换.当有多个通道须要收集旌旗灯号时,可以把ADC设置装备摆设为按必定的次序来对各个通道进行扫描转换,本设计只收集一个通道的旌旗灯号,所以不运用扫描转换模式. 本设计须要轮回收集电压值,所以运用持续转换模式.2、本次课程设计还运用到了DMA.DMA是一种高速的数据传输操纵,许可在外部装备和储存器之间运用体系总线直接读写数据,不须要微处理器干涉.使能ADC的DMA接口后,DMA控制器把转换值从ADC 数据存放器(ADC_DR)中转移到变量ADC_ConvertedValue中,当DMA 传输完成后,在main函数中运用的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输入通道相衔接,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撑的温度规模：-40到125摄氏度.运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（典范值为1.42V）Avg_Slope是温度与VSENSE曲线的平均斜率（典范值为4.3mV/C）运用均值法对转换后的温度进行滤波,将得到的温度经由过程串口输出.4、本设计采取了USART1作为串行通讯接口,来进行时光.温度的传输,以及进行时光和温度高低限的设定.5、当温度超出高低限时,开辟板上的灯会响应亮起作为警报,运用了GPIO设置装备摆设引脚.6、时光计时运用了systick时钟,并设置装备摆设个中止,由此进行一秒准时,实现时钟的及时显示.7、时光设定部分参考了一个两位数字读取的函数,在进入主轮回前设定参数,从而防止了在串口中止中输入只能一次性输入所有参数的弊病.三、程序流程图用到的库文件：本身编写的文件：main文件：#include "stm32f10x.h"#include "stdarg.h"#include "stdio.h"#define ADC1_DR_Address ((uint32_t)0x4001244C) extern __IO u16 ADC_ConvertedValue;extern __IO u16 calculated_temp;__IO u16 Current_Temp;unsigned char sec=0,min=0,hour=0;typedef struct{int tm_sec;int tm_min;int tm_hour;}rtc_time;rtc_time systmtime;__IO u16 upper_bound;__IO u16 lower_bound;//static uint8_t USART_Scanf(uint32_t value);void Time_Regulate(rtc_time *tm);unsigned int TimingDelay=0;unsigned int KEY_ON;unsigned int KEY_OFF;void Delay(u32 count){u32 i=0;for(;i<count;i++);}void LED_GPIO_Config(){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); // 使能PD端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO 速度50MHz}void SysTick_Init(){if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000)){while(1);}SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//封闭滴答准时器//SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//开启滴答准时器}void Delay_ms(__IO u32 nTime){TimingDelay=nTime;SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;//打开while(TimingDelay != 0);}void RCC_Config(void)//设置装备摆设时钟{RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);//DMA RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);//ADC1 and GPIOCRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//USARTRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); // 使能PD端口时钟 LED}void GPIO_Config(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/***Config PA.01 (ADC1)***/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);/***Config LED ***/GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO 速度50MHz/***Config USART ***//* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate function push-pull */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/* Configure USART1 Rx (PA.10) as input floating */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);}void DMA_Config(void){/* DMA channel1 configuration */DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;DMA_DeInit(DMA1_Channel1);DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address; /*ADC??*/DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&ADC_ConvertedValue;DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 16;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);/* Enable DMA channel1 */DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);}void ADC1_Config(void){ ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE ;ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);/* ADC1 regular channel16 configuration */ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);ADC_ResetCalibration(ADC1);while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));ADC_StartCalibration(ADC1);while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);}void USART1_Config(void){USART_InitTypeDef USART_InitStructure;USART_ART_BaudRate = 9600;USART_ART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_ART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_ART_Parity = USART_Parity_No ;USART_ART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_ART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);// USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//吸收使能// USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE);//发送使能USART_Cmd(USART1,ENABLE); //启动串口}static uint8_t USART_Scanf(uint32_t value)//字符串读取函数{uint32_t index = 0;uint32_t tmp[2] = {0, 0};while (index < 2){/* Loop until RXNE = 1 */while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) ==RESET) {}tmp[index++] = (USART_ReceiveData(USART1));if ((tmp[index - 1] < 0x30) || (tmp[index -1] > 0x39)){printf("\n\r请输入有用数字 0 到 9 -->: ");index--;}}index = (tmp[1] - 0x30) + ((tmp[0] - 0x30) * 10);/* Checks */if (index > value){printf("\n\r请输入有用数字 0 到 %d", value);return 0xFF;}return index;}void Time_Regulate(rtc_time *tm)//时光设定函数{uint32_t Tmp_HH =0xFF, Tmp_MI = 0xFF, Tmp_SS = 0xFF; uint32_t Tmp_up = 0xff,Tmp_low = 0xff;printf("\r\n 设定温度规模");printf("\r\n 输入温度上限: ");while (Tmp_up == 0xFF){Tmp_up = USART_Scanf(99);}printf("\n\r 温度上限为 %0.2d C\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 设准时光 ");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;}int fputc(int ch, FILE *f)//重定向函数{USART_SendData(USART1, (unsigned char) ch);// while (!(USART1->SR & USART_FLAG_TXE));while( USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!= SET); return (ch);}/*****************************主函数***********************************************/int main(void){#ifdef DEBUG#endifSysTick_Init();LED_GPIO_Config();RCC_Config();GPIO_Config();DMA_Config();ADC1_Config();USART1_Config();Delay(5000);Time_Regulate(&systmtime); GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8); GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_9); GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10); GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11); sec=systmtime.tm_sec;min=systmtime.tm_min;hour=systmtime.tm_hour;while(1){sec++;if(sec==60){sec=0;min++;if(min==60){min=0;hour++;if(hour==24){hour=0;}}}printf("\r\n 当前时光： %d :%d :%d \r\n", hour,min,sec);printf("\r\n 当前温度： %02d C 温度上限：%02d C 温度下限：%02d C \r\n",Average_Temp,upper_bound,lower_bound);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_9);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11);if(((int)Current_Temp) > ((int)upper_bound)){GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8);}else if(((int)Current_Temp) < ((int)lower_bound)){GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11);}else{GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_8);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_9);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_10);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_11);}Delay_ms(1000);}}stm32f10x_it.c文件：/* Includes ------------------------------------------------------------------*/#include "stm32f10x_it.h"/* Private functions ---------------------------------------------------------*/void display(void){unsigned char ad_data,ad_value_max,ad_value_min;ad_data=Current_Temp;if(ad_sample_cnt==0){ad_value_max=ad_data;ad_value_min=ad_data;}else if(ad_data<ad_value_min){ad_value_min=ad_data;}else if(ad_data>ad_value_max){ad_value_max=ad_data;}ad_value_sum+=ad_data;ad_sample_cnt++;if(ad_sample_cnt==10){ad_value_sum-=ad_value_min;ad_value_sum-=ad_value_max;ad_value_sum/=8;calculated_temp=ad_value_sum;ad_sample_cnt=0;ad_value_min=0;ad_value_max=0;}}void SysTick_Handler(void){TimingDelay--;ADC_tempValueLocal = ADC_ConvertedValue;//printf("\n %02d \n, ADC_ConvertedValue");Current_Temp=(V25-ADC_tempValueLocal)/Avg_Slope+25;temp_sum+=Current_Temp;temp_cnt++;if(temp_cnt>=10){temp_cnt=0;temp_sum/=10;Average_Temp=temp_sum;temp_sum=0;}//printf("\r\n The current temperature = %02d C\r\n", calculated_temp); }五、课程总结与小我领会嵌入式开辟是主动化专业的重要课程之一,实际生涯中,嵌入式在运用可以说得是无处不在.是以在大学中控制嵌入式的开辟技巧是十分重要的,也是十分须要的.本次运用基于Cortex-M3内核的32位ARM处理器stm32作为主控制器,设计了一种温度测控体系.体系中,运用了ADC.DMA.温度传感器.USART.GPIO.准时器.NVIC 等资本,实践了课上所学的内容,深深领会到了运用的重要性.在课程设计的进程中,为了减小干扰的影响,数据收集后,平均算法进行温度输出.并运用串口设计了简略的交互体系,固然没有运用上位机,但也达到了比较好的后果.经由过程本次课程设计,实在阅历到了许多想象不到的艰苦,本身的一些设法主意也不敷成熟,最后照样参考了他人的解决计划,这让我深深熟悉到在嵌入式开辟这条路上,与他人交换进修是晋升本身的异常有用的方法.在设计串口设准时光的程序时,我最开端的设法主意是经由过程USART的中止进行输入字符的辨认,从而分离设准时光以及温度高低限,可是经由本身的冥思苦想照样想不出来,怎么都实现不了.无奈之下,我只好去近邻卧室的大神那边虚心求教,在参考了他的程序之后我恍然大悟,选择了在轮回之外先按次序读取字符串的办法,顺遂解决了我的问题,让我深深熟悉到了交换的重要性,在本身的设法主意不敷完美时,多多懂得些他人的算法对晋升本身是有很大帮忙的.因为之前没有完全开辟一个有较多功效体系的阅历,在本次做课程设计的进程中,走了许多的弯路,也学到许多教材上没有的常识.运用库开辟Stm32时,异常重视模块化的概念,不但是许多片上资本运用库文件来进行封装,本身在编写一些函数时也应当学会进行封装,个中又涉及到c说话许多之前没太留意到的地方,在开辟进程中实在让我吃了许多苦头,不过荣幸的是同窗的指点下,我一点点解决了那些困惑的地方,加倍深刻了懂得了一个工程的整体构造,对模块化的思惟印象深刻.这对我今后的开辟将起到伟大的感化.总之,本次的嵌入式课程设计让我收成了许多,不但仅进修到了许多教材和教室上学不到的器械,更重要的是进修到了库开辟的思惟,以及领会到了交换的重要性,同时也感激先生这一学期来的卖力讲课,严谨的答疑解惑,让我熟悉到理论常识对开辟潜移默化的感化.。
