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1、本科论文目录.摘 要IAbstractII引 言11 整体系统设计31.1 系统方案设计31.2 系统工作原理42 硬件设计52.1 STM32单片机52.1.1 STM32单片机介绍52.1.2 STM32内部电路图52.2 LCD1602液晶显示器72.2.1 LCD1602介绍72.2.2 1602各管脚功能82.3 DS18B20温度传感器102.3.1 DS18B20简介102.3.2 DS18B20控制字和读写时序说明102.4 温度采集电路与单片机的连接123 软件设计143.1 总程序流程图143.2 液晶显示流程153.3 按键处理流程164 系统调试174.1 系统硬件调试
2、174.2 系统软件调试18结 论19参考文献20附录1 原理图22附录2 源程序清单23致 谢30摘 要本论文主要是为了利用编程软件和硬件来设计并实现STM32单片机对环境温度的信号采集。本文中利用STM32单片机来完成毕业设计，并且主要目的就是完成温度的采集，有一点需要注意的是，温度采集是自动化必须掌握的检测技术，也是一项十分有实用的技术。本文利用STM32的一种微型处理器来当主控的CPU，通过使用一个独立的数据采集模块采集数据，在这个基础上实现了智能化的温度数据采取、然后还有传输、处理和显示等功能。并商讨了该怎么提高系统的速度、性能和拓展性。数据采集是获取信号对象信息的过程。然而本文的设
3、计是一个在ARM Cortex-M3处理器的基础上的一项数据采集系统，并且在此基础上实现了对当前场景的温度信号的一种实时跟踪性质的采集。这次毕业设计的主要目的是提供可行性方法来进行可以实施的后续研究。关键词：嵌入式系统；ARM；DS18B20温度传感器；STM32；温度采集；数据的处理。AbstractThis paper is mainly to use programming software and hardware to design and realize the signal acquisition of the environment temperature by STM32 s
4、ingle chip microcomputer. In this paper, STM32 single-chip microcomputer is used to complete the graduation project, and the main purpose is to complete the temperature acquisition. One thing needs to be noted is that temperature acquisition is a detection technology that must be mastered automatica
5、lly, and it is also a very practical technology. In this paper, STM32 micro processor is used as the main CPU, and an independent data acquisition module is used to collect data. On this basis, intelligent temperature data acquisition, transmission, processing and display functions are realized. How
6、 to improve the speed, performance and expansibility of the system is discussed. Data acquisition is the process of acquiring signal object information. However, the design of this paper is a data acquisition system based on arm Cortex-M3 processor, and on this basis, it realizes a real-time trackin
7、g property of the current scene temperature signal acquisition. The main purpose of this graduation project is to provide feasible methods to carry out the follow-up research.Keywords:Embedded system, arm；DS18B20 temperature sensor；STM32；temperature acquisition；data processing.引 言当今社会，随着社会的不断发展，科学技术
8、的不断进步，测温仪器在各个领域的广泛应用，智能化服务已成为这个时代温控系统发展的重要趋势。温度控制在生活中还有在工业领域中涉及的非常多，像室内、供暖机构、天气预告等这些场所的温度控制。像之前传统的温度控制都是手动的，操作起来很麻烦。本文系统设计目的，首先它得是实现一种精准度高的系统来采集的温度控制系统，其应用必须得以普及，功能强大。它的实用性要强，方便使用者携带，这是一款实用同时又物美价廉的温度控制系统。尤其是最近这几年的情况，温度控制系统现在都被用到人们的生活很多层面，但温度控制一直是一个还没有被完全开发的领域，但同时它又与人类生活有着密不可分的关系。嵌入式系统把应用作为中心，用计算机科学技
9、术作为基本，并且软硬件这方面它是可以裁剪的，为了适应这一应用，对于功能性、可靠性、成本、数量、消耗量等方面都有非常严格的要求。嵌入式控制系统已应用在多个领域，在工业制造、军事、医疗等方面，嵌入式控制系统是不可缺少的一部分，影响着社会生活。嵌入式控制系统是多个行业应用结合的产物，正是因为这样，促使它成为一个资金密集，高度分散的综合体系。如果在技术上停滞不前，不懂得创新，那么也是会被淘汰的。嵌入式控制系统秉承用户至上的宗旨，必须根据用户在软件程序、系统功能、成本等多方面的需求，确定软硬件的制定。它在未来的发展趋势将会是可以建立一个通用的软硬件系统，然后开发一个适合他的系统，就可以更方便用户使用了。
10、以往那种刻板的温度采集系统因为他存在着响应不快、精准度不高、靠谱性不强、效率也不高、操作还麻烦等一系列问题，早就不适合现代化工业的快速的发展。由于嵌入式技术的高速发展，设计速度快、效率高、成本低、可靠性高、操作非常便利的温度采集系统成为目前很重要的发展趋势。因此STM32的温度采集系统就成为了解决以往刻板温度采集系统中的种种问题的优先选择方案。本毕业论文是基于STM32单片机温度采集的设计。基于STM32单片机的智能温度检测设计，通过外部温度传感器实现温度的实时采集。它能满足不同情况下温度采集的需要。它主要需要实现以下功能：首先，温度传感器测量当前温度，将测量值传送到单片机上，并在液晶显示器上
11、显示当前温度。第二点通过设置温度上限和下限来比较当前温度。如果当前温度不在温度上限和下限内，警报将发出警报。让用户及时发现温度的变化。根据实际应用情况，选择合适的温度传感器，设计相应的传感器驱动电路和传感器信号调理电路。控制核心采用STM32F103C8T6主控芯片，设计了硬件的功能模块和外围电路，主要包括：温度传感器、液晶显示、按键、报警功能和声光报警单元模块等。 1 整体系统设计1.1 系统方案设计第一个方案：需要使用模拟分立的元件，例如电容、电感、晶体管等非线性元件，观察采集的温度和显示的具体效果，这个方案的设计十分的好理解，特别简单，并且它的操作也不是特别的难，还有个好处，就是它的价格
12、是非常合适的。缺点就是如果用分立的元件，会造成它的分散性特别的大，对集成数字化是十分不好，而且最后测量之后，会存在很大的误差的，所以这个方案的可行性不太好，尽量不用。第二个方案：选用PC机作为本次设计的主控机。利用温度传感器来选用温度的信号，通过信号放大器之后，再送到A/D转换芯片中，然后再一次的经过拥有单片机的检测系统来进行下一步的解析和处理，然后再利用通信线路到PC机的上面，在PC的上面也可以通过对温度信号来进行很多的解析和处理的方式，所以这个方案简单来说还是不错的。图1.1方案二的框图如上图所述，如果用这个方案的话，那么这个技术相对来讲是比较成熟的，发展的时间也是最长的，而且将温度信息上
13、传到PC机，然后再利用PC机的数据处理能力和良好的辅助软件，就可以从多角度、多需求的方向来分析处理这个温度数据，但是这个在工业上基本上是不会运用的。因为PC机的价格的因素，所以这个方案还是不合适的。第三个方案：现在有很多客观需求来促进STM32单片机的设计的整体改进。因为造价高的问题，还有就是物理的尺寸方面是受到很多的限制的，所以这个嵌入式系统的存储器的内存和储存量是有限的。另外，嵌入式的系统它的价格一般来讲是挺敏感的，所以使用速度通常情况下不是很高，成本相对来说也不是很高的。从现在的情况看系统的关键问题并不是在于简单的处理器的速度，而是有效率的系统性能和功能。根据上面写的这三种方案的一些简单
14、的介绍，本次毕业论文系统设计选择第三个方案，这次的毕业设计是用STM32的嵌入式数据解析和显示装置。这一次的系统设计选用的是“STM32核心控制模块+温度采集模块”来完成所需要的功能的。1.2 系统工作原理通过了解设计需求方面确定了系统的总体方案，这个整体的系统其实是根据使用单片机、温度的传感器、显示屏的模块、报警器还有按键等五个部分来组成的。具体的这个系统的功能原理请看下面的图1.2。使用者最开始得先将这个温度的报警的值输入到程序里，也就是温度的上下限。温度传感器检测当前的温度传递给单片机，当前温度超过所设置的温度上下限时，单片机驱动蜂鸣器使它工作从而发出警报声。图1.2系统框图2 硬件设计
15、2.1 STM32单片机2.1.1 STM32单片机介绍STM32这种微型的控制器，它是这个整体温度控制系统的一个核心的部分。因为对温度控制器具有较高的要求，如果执行的速度越快的话，控制的准确度就会越高，稳定性也很高它的灵敏度也会很高，因此必须得选出一种既便宜又实惠而且性能也高的一个单片机。ARM Cortex-M3的架构是可以体现出STM32增强型的单片机高性能、低功耗和经济实用的要求。并且它们选择的是THUMB-2指令集，这个指令带来的优势和效果可以变得更强。STM32单片机选择2.03.6V的供电电压来使用。这个可以在-4085的温度环境下工作。最高的工作频率是72MHz。它的引脚如下图2.1。图2.1 STM32F103引脚分布图2.1.2 STM32内部电路图本次设计中最主要的是STM32单片机的应用，它本身自带很多功能，工作速度也快。其中它本身自带了一个稳压电路输入5V电源，然后输出为3.3V。原理图如下图2.2。图2.2 稳压电路（1）时钟电路本设计选择的STM32单片机外接时钟电路，这样系统运作的话会有稳定的秩序。需要配置外部高速时
