基于STM32的温度报警器电工开放实习报告.pdf-资料库

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电子工艺开放探索性实验报告学院：电力学院专业班级：电气及其自动化电气二班电气及其自动化电气四班姓名：林 xx 学号： 2018xxxxxxxx 项目名称：基于 Stm32 的温度报警控制器指导老师：周 xx

实习报告目录 1.项目背景 ................................................................................................................................................... 2 2.整体框架 ................................................................................................................................................... 2 3.作品展示 ................................................................................................................................................... 3 4.硬件组成 ................................................................................................................................................... 6 4.1 原理图............................................................................................................................................... 6 4.1.1 芯片 ........................................................................................................................................... 7 4.1.2 按键模块 .................................................................................................................................. 8 4.1.3 蜂鸣器 ....................................................................................................................................... 8 4.1.4 串口 ........................................................................................................................................... 9 4.1.5 电源管理 .................................................................................................................................. 9 4.1.6 数码管 ...................................................................................................................................... 10 4.1.7 温度传感器 ........................................................................................................................... 10 4.1.8 PWM 及备用 IO .................................................................................................................... 11 4.2 PCB 图 .............................................................................................................................................. 11 5.软件组成 ................................................................................................................................................. 12 5.1 底层库封装 ................................................................................................................................... 12 5.2 中间层上位机 ............................................................................................................................... 16 5.3 应用层 FreeRTOS 操作系统 ..................................................................................................... 18 6.外壳设计 ................................................................................................................................................. 22 7.组员分工 ................................................................................................................................................. 22 1. 项目背景随着科技现代化的深入，广东省尤其是珠三角地区涌现出大量化工、涂料、家用电器等各类生产企业以及现代化公共娱乐场所，他们不同程度地加速广东经济地发展。但是，由于企业和经营业主大多火灾预防意识淡薄和控制能力较差，由于过热导致爆炸、自燃等导致特大火灾事故时有发生。日前，广东消防网发布 2019 年上半年广东省火灾数据。据统计，全省统计火灾共 6713 起。每一起火灾，都是一次毁灭，不仅有财产的损失，更有人员的伤亡。因此我们组商讨出一个基于 Stm32 的温度报警器，能够实时监控

温度，在温度超过临界值时，向外界发出报警信号。我们为报警器设置蓝牙接口以及设置上位机通信协议，能够更直观地观察温度的变化，并且该产品提供了阈值设置的按键功能，可以适用于更多场合的温度报警以及温度控制需求，同时提供舵机接口，可根据温度的变化作出响应，可用于旋钮调节、开关开闭等动作。本作品扩展性强，不仅可以用于火灾检测，也可以在简单的修改后改成各种温度检测、温度自动控制、过热自动处理等领域的应用。 2.整体框架图 1 整体框架图本作品由七部分组成，中央为 Stm32F405RG 芯片，在外围加入大量外设。DBS18B20 温度传感器用于外界温度的测量；舵机、蜂鸣器用于检测响应；增加三个按键用于报警临界值的设定；数码管用于温度的实时显示，也用于临界值设定（配合按键使用）；两个串口中 USART2 用于蓝牙连接手机，通过手机 APP 能够远程监控外界温度，USART2 可以通过有线或者无线的方式连接 PC，通过上位机能够直观地实时监测外界温度。因为外设数量较多，故引入了开源操作系统 FreeRTOS 用于多线程任务管理。本作品支持温度上限设置，未设置前默认上限报警温度暂定为 100 摄氏度，设置好温度上限后，将 db18b20 温度传感器引出的温度探头放在需要被检测的区域，通电即可开始工作。在探头检测到温度超过上限值时开启报警。并且可以在数码管上实时显示当前温度数值，刷新周期为 0.5s，也可以使用上位机读取并实时显示、绘画出数值关于时间的曲线，用于上位机图像绘制的数据点的采样周期为 10ms，能准确清晰地反映被监测处的温度随时间变化的过程与趋势。关于项目的软件及硬件详情，可以参考下面的软件组成与硬件组成。

2. 作品展示 ·成名展示图 2 成品展示如图二为成品电路板的正反两面，电路板为双层板，尺寸：68mm x 70mm。 ·蓝牙图表 3 手机 APP 数据接收以及加上外壳的成品图图三为手机 APP 连接作品的蓝牙实现数据传输，对温度进行实时监测。

·上位机图 4 开机温度图 5 加入热水测试图四为：作品与 PC 进行有线（无线）连接，温度报警器通过串口将数据发送至上位机，上位机绘制曲线，能够更加直观的对温度进行实时监测。温度传感器使用 DS18B20，温度采集频率为 1000Hz（1ms 一次）。图五为：在图四的基础上进行测试，期间加入 55℃热水，此时当前温度上升，当前温度超过报警值时，蜂鸣器与舵机会做出响应。数码管会显示报警值与当前温度，通过按键可以手动调节报警值的大小。

4.硬件组成 4.1 原理图图 6 原理图采用分模块的设计方法绘制原理图，每个部分都非常清晰。

4.1.1 芯片图 7 芯片本温度报警控制器模块是基于 STM32F405RGT6 微控制器设计的，stm32 系列 32 位 Flash 微控制器基于 ARM Cortex M 系列处理器，旨在为 MCU 用户提供新的开发自由度。它包括一系列 32 位的产品，本芯片就是其中的产品之一，这些芯片集高性能、实时功能、数字信号处理、低功耗与低电压等操作特性于一身，同时还保持了高集成度和易于开发的特点。 STM32F405RGT6 是基于 ARM Cortex M4 内核的高性能微控制器，使用了 ART 自适应存储器加速器，使程序零等待执行，提升了程序执行的效率，将芯片性能发挥到了极致，且 STM32F405RGT6 系列的最高主频能达到 168MHz，这样的高速性能使得数字信号控制器应用和快速的产品开发达到了新的水平。提升控制算法的执行速度和代码效率。且 F4 系列引脚和软件兼容 F2 系列产品。在芯片的外设方面，采用多重 AHB 总线矩阵和多通道 DMA，支持程序执行和数据传输并行处理，数据传输速率非常快，该项目中的串行通信接口也有用到 DMA 的传输，大大节省了 cpu 资源，提高了数据传输的效率。F4 也提供了多达 1M 甚至 2M 的 FLASH，闪存容量更大，各种通信部分分别实现了全双工 I2C，12 位的 ADC，高速 USART，可达到 10.5Mbits/s 的传输速率，高速 SPI，可达到 37.5Mbits/s 的传输速率。采用了 64 脚、 LQFP 的封装，工作温度范围在-40 度到 85 度之间。STM32F405RGT6 十分适合做整个模块的主控芯片。

4.1.2 按键模块图 8 按键模块为了用户使用体验我们将温度报警的阈值设计成可调节的量，我们在板子上设计了一些按键，并对这些按键赋予了不同的用途，例如开始、结束调节温度的按钮，向上调节、向下调节报警温度的按钮等。并且开关的电路选择了合适的电容进行滤波，即能够使输出信号稳定，又不至于使响应变慢。 4.1.3 蜂鸣器图 9 蜂鸣器模块为了达到报警的效果，我们使用了有源蜂鸣器，在温度超过设置值的时候会一直报警，起到非常明显的提醒作用。

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