設(shè)計(jì)基于STM32的溫度傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和顯示系統(tǒng)
一、硬件設(shè)計(jì)
1.選用合適的傳感器
首先需要選用合適的溫度傳感器。常見的溫度傳感器有NTC（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻）、PTC（正溫度系數(shù)熱敏電阻）和Thermocouple（熱電偶）等。在本設(shè)計(jì)中，選擇了DS18B20數(shù)字溫度傳感器，具有高精度、數(shù)字輸出等特點(diǎn)，便于與STM32進(jìn)行通信。
2.連接電路
將DS18B20傳感器與STM32微控制器連接。連接方式如下：
- 將DS18B20的VDD引腳連接到STM32的3.3V電源引腳；
- 將DS18B20的GND引腳連接到STM32的地引腳；
- 將DS18B20的DQ引腳連接到STM32的GPIO引腳，作為數(shù)據(jù)通信引腳。
3.時(shí)序圖
以下是DS18B20與STM32之間的時(shí)序圖：
_______
DQ: |______|
當(dāng)STM32需要采集溫度數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)送一個(gè)復(fù)位脈沖，然后讀取DS18B20的應(yīng)答信號，接著發(fā)送讀取溫度命令，最后接收DS18B20發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)。
二、軟件設(shè)計(jì)
1.開發(fā)環(huán)境
使用Keil MDK開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。在Keil MDK中創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，并設(shè)置目標(biāo)芯片為STM32系列微控制器。
2.配置GPIO
在代碼中配置GPIO引腳用于數(shù)據(jù)通信。將引腳設(shè)置為輸入和輸出模式，并設(shè)置邏輯電平為高。
以下是示例代碼：
```c
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
// 定義數(shù)據(jù)引腳所在的端口和引腳號
#define DQ_PORT GPIOA
#define DQ_PIN GPIO_Pin_0
// 定義函數(shù)：復(fù)位傳感器
void DS18B20_Reset(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 設(shè)置引腳為輸出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DQ_PIN;
GPIO_Init(DQ_PORT, &GPIO_InitStructure);
// 拉低引腳電平
GPIO_ResetBits(DQ_PORT, DQ_PIN);
// 延時(shí)480us
Delay_us(480);
// 設(shè)置引腳為輸入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(DQ_PORT, &GPIO_InitStructure);
}
// 定義函數(shù)：發(fā)送一個(gè)位數(shù)據(jù)
void DS18B20_WriteBit(uint8_t data)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 設(shè)置引腳為輸出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DQ_PIN;
GPIO_Init(DQ_PORT, &GPIO_InitStructure);
// 將引腳拉低
GPIO_ResetBits(DQ_PORT, DQ_PIN);
// 延時(shí)6us
Delay_us(6);
// 根據(jù)數(shù)據(jù)的值設(shè)置引腳電平
if (data)
GPIO_SetBits(DQ_PORT, DQ_PIN);
// 延時(shí)64us
Delay_us(64);
// 恢復(fù)引腳為輸入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(DQ_PORT, &GPIO_InitStructure);
}
```
請注意，這僅僅是示例代碼的一部分，完整的代碼可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行編寫。
3.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和顯示
實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和顯示的代碼如下：
```c
// 主函數(shù)
int main(void)
{
// 初始化系統(tǒng)和GPIO
// ...
// 復(fù)位傳感器
DS18B20_Reset();
// 發(fā)送讀取溫度命令
DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳過ROM
DS18B20_WriteByte(0x44); // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換
// 延時(shí)等待轉(zhuǎn)換完成
Delay_ms(750);
// 復(fù)位傳感器
DS18B20_Reset();
// 發(fā)送讀取溫度命令
DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳過ROM
DS18B20_WriteByte(0xBE); // 讀取溫度數(shù)據(jù)
// 讀取溫度數(shù)據(jù)
uint8_t temp_l = DS18B20_ReadByte(); // 低位
uint8_t temp_h = DS18B20_ReadByte(); // 高位
int16_t temp = (temp_h << 8) | temp_l;
// 顯示溫度數(shù)據(jù)
// ...
while(1)
{
// 循環(huán)采集和顯示溫度數(shù)據(jù)
// ...
}
}
```
以上僅是示例代碼的一部分，完整的代碼可以根據(jù)具體需求進(jìn)行編寫和擴(kuò)展。通過以上代碼，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示。
結(jié)論：
本文介紹了如何設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的溫度傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和顯示系統(tǒng)。通過合適的傳感器選擇、硬件連接以及相應(yīng)的軟件編碼，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和顯示溫度數(shù)據(jù)的功能。
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