【文章內(nèi)容簡介】 集和 ARM指令集，使得 32位指令集的性能和 16 位指令集的代碼密度之間取得了平衡 [5]。 專業(yè)嵌入式、單片機(jī)技術(shù)實訓(xùn)。而且， ARM Thumb2 專門為 C/C++編譯器設(shè)計，這就意味著 CortexM3 系列處理器 的開發(fā)應(yīng)用可以全部在 C語言環(huán)境中完成。 STM32微控制器的推出標(biāo)志著 ST公司在兩條產(chǎn)品主線（低價位主線和高性能主線）上邁出了重大一步。 STM32最初發(fā)布時有 14個不同型號，分為兩個版本：最高 CPU時鐘為 72MHZ的“增強(qiáng)型”和最高 CPU時鐘為 36MHZ的“基本型”。這些不同 STM32型號里內(nèi)置的 Flash最大可達(dá) 128KB， SRAM最大為 20KB，在 STM32發(fā)布之初，配置更大 Flash,RAM和更復(fù)雜外設(shè)的版本就已經(jīng)在規(guī)劃之中了。不管是什么版本，什么型號的 STM32器件，它們在引腳功能和應(yīng)用軟件上是 兼容的。這就使得開發(fā)人員在使用 STM32系列微控制器時，不必改動 PCB就可以根據(jù)需要隨意更換器件型號。乍一看 STM32的設(shè)備配備，與往日熟悉的 51單片機(jī)倒有幾分相似。一般， STM32都會配備常見外設(shè)，諸如多通道ADC,通用定時器， I2C總線接口， SPI總線接口， CAN 總線接口， USB 控制器，實時時鐘 RTC等。但是，它的每一個外部設(shè)備都具有獨(dú)特之處。例如， 12位精度的 ADC具備多種轉(zhuǎn)換模式，并帶有一個內(nèi)部溫度傳感器，帶有雙 ADC的 STM32器件，還可以使兩個 ADC同時工作，從而衍生出了更為高級的 9 種轉(zhuǎn)換模式； STM32 的每一個定時器都具備 4個捕獲比較單元，而且每個定時器都可以和另外的定時器聯(lián)合工作以生成更為精密的時序； STM32 有專門為電機(jī)控制而設(shè)的高級定時器，帶有 6 個死區(qū)時間可編程的 PWM 輸出通道，同時其帶有的緊急制動通道可以在異常情況出現(xiàn)時，強(qiáng)迫 PWM信號輸出保持在一個預(yù)訂好的安全狀態(tài)； SPI接口含有一個硬件 CRC單元，支持 8位字節(jié)和 16位半字?jǐn)?shù)據(jù)的 CRC計算。在對 SD或 MMC等存儲介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)存取時相當(dāng)有用。而且， STM32還包含了 7個DMA通道。沒惡搞通道都可以用來在設(shè)備與內(nèi)存之間進(jìn)行 8位， 16位， 32位數(shù)據(jù)的傳輸。每個設(shè)備都可以向 DMA 控制器請求發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)。 STM32 內(nèi)部總線仲裁器和總線矩陣將 CPU 數(shù)據(jù)接口和DMA 通道之間的連接大大的簡化了，這就意味著 DMA 通道單元是很靈活的其使用方法簡單，足以應(yīng)付微控制器應(yīng)用中常見的數(shù)據(jù)傳輸要求。 STM32的主要優(yōu)點 ? 使用 ARM最新、先進(jìn)的構(gòu)架 CortexM3 內(nèi)核 ? 出色的實時性能 ? 出色的功率控制 ? 出眾和創(chuàng)新的外設(shè) ? 最大程度的集成整合 ? 易于開發(fā)，可使產(chǎn)品 ? 快速進(jìn)入市場 STM32硬件的特色接口： ? I/O:輸入 /輸出口 ? 低功耗模式、定時器 /計數(shù)器、輸 入捕獲 ? PWM:脈寬調(diào)變 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 67 頁 ? A/D:模 /數(shù)轉(zhuǎn)換 ? DMA： 直接存儲器存取 ? USART、 SPI:單個程序啟動 ? BOOT: STM32開發(fā)板 STM32開發(fā)板如圖 [4] ? STM32F103RCT6,TQFP64,FLASH:256K,SRAM:40K ? 1個 JTAG/SWD調(diào)試的下載口 ? 1個電源指示燈（藍(lán)色） ? 2個狀態(tài)指示燈（ DS0：紅色， DS1：綠色） ? 1個紅外接收頭 ? 1 個 IIC 接口的 EEPROM芯片 ， 24C02， 容量 256 字節(jié) ? 一個 SPIFLASH芯片， W25X16，容量 2M 字節(jié) ? 1 個 DS18B20溫度傳感器預(yù)留接口 ? 一個標(biāo)準(zhǔn)的 / 英寸液晶屏接口，支持觸摸屏 ? 1 個 OLED模塊的接口 ? 1 個 USB SLAVE接口，用于 USB 通信 ? 1 個插 SD卡的接口 ? 1 個 PS/2接口，外接鼠標(biāo)、鍵盤等 ? 1 組 5V電源供應(yīng) /接入口 圖 STM32 開發(fā)板 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 67 頁 ? 1 組 /接入口 ? 1 個啟動模式的配置選擇接口 ? 2 個 的無線通信接口（ 24L01 和 JF24C） ? 1 個復(fù)位按鍵，用來對 MCU 和 LCD 進(jìn)行復(fù)位 ? 3 個功能按鍵，其中 WK_UP 兼具喚醒功能 ? 1 個電源開關(guān)，控制整個板的電源 ? 除晶振占有的 IO 口外，其余所以得 IO 全部引出，其中 GPIOA和 GPIOB 按順序引出 最小系統(tǒng)設(shè)計 單片機(jī)要正常工作必須電源電路提供電源，通過震蕩電路產(chǎn)生時鐘周期，同時為了防止系統(tǒng)異常還需加上復(fù)位電路，可手動讓系統(tǒng)重新工作。 （ 1）震蕩電路 震蕩電路用的是 8M晶振，因為 STM32內(nèi)部可以通過鎖相環(huán)可以進(jìn)行倍頻，變?yōu)樽罡?72MHZ的頻率，所以外部接 8MHZ晶振，經(jīng)過倍頻可達(dá)到 72MHZ[1]。其電路如圖 。其電路主要有晶振、電容和電阻組成。其中 OSDIN 和 OSDOUT 為 STM32外部時鐘電路引腳。通過震蕩電路產(chǎn)生時鐘從該管腳輸入作為處理器時鐘源。 圖 振蕩電路 （ 2）復(fù)位電路 圖 復(fù)位電路 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 共 67 頁 Stm32 是低電平復(fù)位并且每次上電是會復(fù)位一次，所以系統(tǒng)上電之后默認(rèn)情況下其 RST 腳應(yīng)該為高電平。其電路如圖 。 R1位上拉電阻， REST為單片機(jī)復(fù)位引腳，當(dāng)按鍵 K1按下 RST引腳輸出低電平，此時系統(tǒng)復(fù)位；當(dāng)復(fù)位按鍵 K1沒按下時，由于 RST直接接在上拉電阻上，默認(rèn)為高電平，所以系統(tǒng)正常工作。 溫度采集模塊 該模塊主要采用溫度傳感器 DS18B20 來實現(xiàn)對溫度的采集。 DS18B20 將采集來的模擬溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。 DS18B20的介紹 DS18B20引腳圖如圖 。 27 .0DQ2 V C C3G N D1U1D S 18 B 2 0 圖 DS18B20引腳圖 DS18B20功能特點： ，與單片機(jī)的通信只需要一根 I/O線，在一根線上可以掛接多個 DS18B20。 DS18B20 都有它的序列號，我們是根據(jù)序列號來訪問相應(yīng)的器件，具有一個獨(dú)有的，不可更 改的 64位的序列號。 ，電源范圍為 35V，可本地供電，也能直接通過數(shù)據(jù)線提供電源（即寄生電源 2方式）。 10176。 C至 +85176。 C范圍內(nèi)的可以達(dá)到精度為177。 ，測溫的范圍為－ 55℃～ +125攝氏度。 。 12位的溫度信號為數(shù)字信號的最大時間為 750毫秒，可編輯的數(shù)據(jù)位 912位。 912位，可由用戶通過 EEPROM設(shè)置。 可以把檢測到的模擬溫度值直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并且通過串行 通信方式傳送給單片機(jī)。 DS18B20工作原理介紹 DS18B20的測溫原理： 低溫度系數(shù)的晶振，產(chǎn)生的頻率脈沖信號給計數(shù)器 1，它的振蕩頻率受溫度影響較小。高溫度系數(shù)的晶振，振蕩頻率受溫度影響較大，會隨著溫度的變化而改變，產(chǎn)生的頻率脈沖信號給計數(shù)器 2。把溫度寄存器和計數(shù)器 1 先設(shè)置在 － 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。低溫晶振的脈沖，通過計數(shù)器 1進(jìn)行減法計數(shù)，計數(shù)器 1的值降到 0時，計數(shù)器 1的預(yù)設(shè)值會重新裝入，此時溫度寄存器的值加 1重新開始計數(shù)，就這樣循環(huán)，停止溫度寄存器值的累加時計數(shù)器 2的計數(shù)值到 0，所測溫度就為此時溫度寄存器中的數(shù)值 [10]。 DS18B20的測溫原理框圖如圖 。 DS18B20寫操作： 0。 15ms。 （一次只能發(fā)送一位）。 45ms。 1。 （ 1）到（ 6）的操作，直到整個字節(jié)全部發(fā)送完為止。 1。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 67 頁 斜率累加器計數(shù)器 1預(yù)警低溫度系數(shù)晶振計數(shù)器 2比較=0低溫度系數(shù)晶振=0溫度寄存器預(yù)置L SB置位 / 清除停止 圖 DS18B20 的測溫原理框圖 DS18B20讀操作： 高“ 1”。 2ms。 “ 0”。 15ms。 “ 1”。 15ms。 1個狀態(tài)位，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 30ms。 （ 1）到（ 7）的操作，讀取完一個字節(jié)結(jié)束。 DS18B20使用中的注意事項 DS18B20 雖具有連接方便、測溫系統(tǒng)簡單、占用口線少、測溫的精度高等優(yōu)點，然而在實際的應(yīng)用中也應(yīng)該注意以下兩個方面問題： 從測溫結(jié)束到把測得的溫度值轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量，需要一定的轉(zhuǎn)換時間，這必須保證，否 則會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤現(xiàn)象，從而使溫度輸出總是顯示為 85度。 ，應(yīng)該使電源電壓保持在 5V 左右的大小，若是電源的電壓過低了，就會降低所測得的溫度精度。 DS18B20與 STM32單片機(jī)的連接電路 DS18B20有兩種供電方式，一種是寄生電源供電方式，這時單片機(jī)端口接的是單總線， 寄生電源供電方式中， DS18B20 的 VDD 引腳必須接地。另一種是電源供電的方式，此時 DS18B20的 1腳接地， 3 腳接電源， 2 腳是信號線。 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路如圖 所示。 DQ 與單片 機(jī)的 PA4端口連接。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 共 67 頁 圖 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路圖 顯示模塊 采用 TFTLCD液晶顯示屏來進(jìn)行顯示，主要顯示測得的實時溫度與設(shè)定的溫度上下限。 TFTLCD液晶顯示簡介 顯示器是機(jī)器與人進(jìn)行信息交流的重要界面，早期用的最多的顯示器是顯像管 (CRT/Cathode Ray Tube)，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種各樣的顯示技術(shù)誕生，而薄膜晶體管液晶 (TFTLCD)顯示器因為具有反應(yīng)速度比較快、可視角度較大、無輻射的危險，和穩(wěn)定不閃爍的影像等優(yōu)勢，更是在近年來不斷下跌的價格吸引下，逐漸取代了主流的 CRT的地位。 TFTLCD型的液晶顯示器 由 螢光管、濾光板、導(dǎo)光板、偏光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶體管等 組成 。 ALIENTEK 液晶簡介 ALIENTEK ： 圖 ALIENTEK 液晶顯示器 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 67 頁 ALIENTEK TFTLCD 采用 16位的并方式和外部電路連接，之所以不采用 8位的方式，是因為彩屏的數(shù)據(jù)量比較大，尤其是在顯示圖片的時候，如果采用 8位數(shù)據(jù)線就會比 16位方式慢一 半，我們當(dāng)然希望速度越快越好，所以采用 16位接口。 TFTLCD接口定義如圖 。 圖 TFTLCD 接口定義圖 該模塊的 80并口有以下一些信號線： CS： TFTLCD的片選信號。 WR：向 TFTLCD中寫入數(shù)據(jù)。 RD：從 TFTLCD中讀出數(shù)據(jù)。 D[15:0]： 16位的雙向數(shù)據(jù)線。 RST：硬復(fù)位 TFTLCD。 RS：命令 /數(shù)據(jù)標(biāo)志（ 0：讀寫命令， 1：讀寫數(shù)據(jù)）。 TFTLCD與 MiniSTM32開發(fā)板的 IO對應(yīng)關(guān)系如下： 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 _D[17:1]對應(yīng) PB[15:0]。 按鍵模塊 該模塊主要實現(xiàn)對上下限溫度的設(shè)置以及對電路的復(fù)位。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有它專門的復(fù)位電路 ,和專一的復(fù)位功能以外 ,其它的按鍵都是用開關(guān)的狀態(tài)來設(shè)置控制功能或者輸入數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng) 設(shè) 置了四個按鍵， 來 配合顯示界面，可以 對 相關(guān)參數(shù) 進(jìn)行 設(shè)定，不同運(yùn)行方式 之間進(jìn)行切換，測量校準(zhǔn)，開入開出測試等操作 。按鍵 SW1～ SW4分別 是 復(fù)位、確認(rèn)、溫度加、溫度減。其中溫度設(shè)置鍵盤部分的電路圖如圖 ： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 共 67 頁 圖 溫度設(shè)置部分電路圖 電源模塊 單片機(jī) STM32F103RCT6 以及其它的外圍芯片都是 ，所以需要將 5V電壓轉(zhuǎn)成 ，使用常用的 。電路如圖 所示。 圖 電源電路 風(fēng)機(jī)模塊 當(dāng)檢測到的實時溫度高于設(shè)定的溫度值時，單片機(jī)要進(jìn)行降溫操作。采用 L298N 與單片機(jī)相連接，從而控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動，以達(dá)到控制溫度的目 的。電路如圖 所示。 圖 風(fēng)機(jī)電路 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 67 頁 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 整個設(shè)計系統(tǒng)功能是由軟件程序配合硬件電路來實現(xiàn)，如果硬件電路已經(jīng)確定，軟件的功能也就基本上確定了，因為