設計基于STM32的溫度傳感器實時數據采集和顯示系統
一、硬件設計
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（負溫度系數熱敏電阻）、PTC（正溫度系數熱敏電阻）和Thermocouple（熱電偶）等。在本設計中，選擇了DS18B20數字溫度傳感器，具有高精度、數字輸出等特點，便于與STM32進行通信。
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，作為數據通信引腳。
3.時序圖
以下是DS18B20與STM32之間的時序圖：
_______
DQ: |______|
當STM32需要采集溫度數據時，先發送一個復位脈沖，然后讀取DS18B20的應答信號，接著發送讀取溫度命令，最后接收DS18B20發送的溫度數據。
二、軟件設計
1.開發環境
使用Keil MDK開發環境進行軟件設計。在Keil MDK中創建一個新項目，并設置目標芯片為STM32系列微控制器。
2.配置GPIO
在代碼中配置GPIO引腳用于數據通信。將引腳設置為輸入和輸出模式，并設置邏輯電平為高。
以下是示例代碼：
```c
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
// 定義數據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：復位傳感器
void DS18B20_Reset(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 設置引腳為輸出模式
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480us
Delay_us(480);
// 設置引腳為輸入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(DQ_PORT, &GPIO_InitStructure);
}
// 定義函數：發送一個位數據
void DS18B20_WriteBit(uint8_t data)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 設置引腳為輸出模式
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6us
Delay_us(6);
// 根據數據的值設置引腳電平
if (data)
GPIO_SetBits(DQ_PORT, DQ_PIN);
// 延時64us
Delay_us(64);
// 恢復引腳為輸入模式
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實際需求進行編寫。
3.實現數據采集和顯示
實現數據采集和顯示的代碼如下：
```c
// 主函數
int main(void)
{
// 初始化系統和GPIO
// ...
// 復位傳感器
DS18B20_Reset();
// 發送讀取溫度命令
DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳過ROM
DS18B20_WriteByte(0x44); // 啟動溫度轉換
// 延時等待轉換完成
Delay_ms(750);
// 復位傳感器
DS18B20_Reset();
// 發送讀取溫度命令
DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳過ROM
DS18B20_WriteByte(0xBE); // 讀取溫度數據
// 讀取溫度數據
uint8_t temp_l = DS18B20_ReadByte(); // 低位
uint8_t temp_h = DS18B20_ReadByte(); // 高位
int16_t temp = (temp_h << 8) | temp_l;
// 顯示溫度數據
// ...
while(1)
{
// 循環采集和顯示溫度數據
// ...
}
}
```
以上僅是示例代碼的一部分，完整的代碼可以根據具體需求進行編寫和擴展。通過以上代碼，系統可以實時采集溫度數據并進行顯示。
結論：
本文介紹了如何設計一個基于STM32的溫度傳感器實時數據采集和顯示系統。通過合適的傳感器選擇、硬件連接以及相應的軟件編碼，可以實現實時監測和顯示溫度數據的功能。
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