單片機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作

（stm32機(jī)型）項(xiàng)目1、利用GPIO和位帶操作實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警任務(wù)1.1認(rèn)識(shí)STM32單片機(jī)及其開發(fā)工具總目錄1項(xiàng)目1、利用GPIO和位帶操作實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警

2項(xiàng)目2、利用SysTick實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警與控制

3項(xiàng)目3、利用按鍵查詢實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定及顯示

4項(xiàng)目4、利用外部中斷實(shí)現(xiàn)工件計(jì)數(shù)顯示

5項(xiàng)目5、利用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)PWM調(diào)速6項(xiàng)目6、利用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)工件計(jì)數(shù)顯示和打包控制

7項(xiàng)目7、利用ADC實(shí)現(xiàn)土壤濕度采集

具體工作任務(wù)設(shè)計(jì)基于STM32單片機(jī)的溫度報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)如下功能：

溫度超過設(shè)定溫度（30℃）時(shí)，報(bào)警燈點(diǎn)亮；否則，報(bào)警燈熄滅。請(qǐng)進(jìn)行1、方案設(shè)計(jì)2、器件選型3、電路和程序設(shè)計(jì)4、完成軟硬件調(diào)試。項(xiàng)目總目標(biāo)1、了解單片機(jī)的發(fā)展及用途，理解其關(guān)鍵概念與術(shù)語(yǔ)；2、了解單片機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)過程，會(huì)使用開發(fā)工具進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試；3、理解基于STM32F103ZET6的電源電路原理，能夠獨(dú)立進(jìn)行電源電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試；4、理解按鍵、溫度開關(guān)等簡(jiǎn)單DI電路的原理，能夠獨(dú)立進(jìn)行類似電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試；5、理解LED等簡(jiǎn)單DO電路的原理，能夠獨(dú)立進(jìn)行類似電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試；6、掌握基于HAL庫(kù)函數(shù)的GPIO引腳讀寫和位操作編程方法；7、能夠按照分組管理的模塊化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；8、了解STM32GPIO電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；9、會(huì)查找相關(guān)資料、閱讀相關(guān)文獻(xiàn)。子目錄1項(xiàng)目1、利用GPIO和位帶操作實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警

1.1任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)STM32單片機(jī)及其開發(fā)工具1.2任務(wù)1.2 方案設(shè)計(jì)

1.3任務(wù)1.3 電路設(shè)計(jì)

1.4任務(wù)1.4 程序設(shè)計(jì)

1.5任務(wù)1.5 利用位帶操作實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警

1.6任務(wù)1.6 stm32軟硬件深入（一）

任務(wù)1.1認(rèn)識(shí)STM32單片機(jī)及其開發(fā)工具本任務(wù)目標(biāo)1、認(rèn)識(shí)STM32單片機(jī)開發(fā)工具，能在其上找到STM32芯片和主要外設(shè)；2、能利用開發(fā)工具進(jìn)行程序下載與功能測(cè)試；3、能說出單片機(jī)的定義與作用；4、能指出3種以上常見單片機(jī)產(chǎn)品和生產(chǎn)廠家；5、能說出STM32單片機(jī)的生產(chǎn)廠家、主要系列產(chǎn)品和主要性能指標(biāo)；6、能說出學(xué)習(xí)單片機(jī)的目的；7、能自主查閱資料，閱讀文獻(xiàn)和發(fā)起討論。認(rèn)識(shí)STM32單片機(jī)開發(fā)板正面認(rèn)識(shí)STM32單片機(jī)開發(fā)板正面——拿掉液晶屏STM32單片機(jī)開發(fā)環(huán)境仿真器硬件開發(fā)平臺(tái)——仿真器仿真器接口計(jì)算機(jī)USB口仿真器作用：1.下載程序2.調(diào)試程序3.供電STM32單片機(jī)開發(fā)環(huán)境軟件開發(fā)環(huán)境——Keil公司MDK—ARMIAR公司EWARM單片機(jī)的編程語(yǔ)言C語(yǔ)言STM32匯編語(yǔ)言STM32機(jī)器語(yǔ)言代碼解釋代碼解釋十六進(jìn)制二進(jìn)制u8AAA；……AAA=5；……AAA=6；定義變量AAA……給AAA送5……給AAA送6MOVSr4，#0x05……MOVSr4，#0x06給寄存器r4送5……給寄存器r4送62405……24060010010000000101……0010010000000110單片機(jī)的編程語(yǔ)言C語(yǔ)言匯編語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言用語(yǔ)句表示，例如用賦值語(yǔ)句：AAA=5；用指令助記符表示，例如MOVSr4，#0x05用二進(jìn)制的機(jī)器指令表示，例如0010010000000101需要轉(zhuǎn)換（編譯）成機(jī)器碼才可以被執(zhí)行需要轉(zhuǎn)換（匯編）成機(jī)器碼才可以被執(zhí)行是唯一能被CPU識(shí)別和執(zhí)行的語(yǔ)言類似于自然語(yǔ)言，三種語(yǔ)言中最容易理解記憶直接針對(duì)硬件，比機(jī)器語(yǔ)言更易于理解和記憶直接針對(duì)硬件，不容易理解和記憶一條C語(yǔ)句，常對(duì)應(yīng)若干條機(jī)器指令一條匯編指令對(duì)應(yīng)一條機(jī)器指令一條機(jī)器指令常對(duì)應(yīng)一組CPU內(nèi)部功能電路功能強(qiáng)、編程容易編程難度大于C語(yǔ)言很少直接用機(jī)器語(yǔ)言編程C程序生成的機(jī)器碼不如匯編程序精簡(jiǎn)生成的機(jī)器碼占內(nèi)存更少，速度更快我就是它們最終要生成的機(jī)器碼硬件兼容性較好CPU不同，指令助記符不同（不兼容）CPU不同，機(jī)器語(yǔ)言不同（不兼容）其他調(diào)試工具工具、儀器設(shè)備——讓實(shí)驗(yàn)板和計(jì)算機(jī)通信1、連接實(shí)驗(yàn)板、仿真器和計(jì)算機(jī)，檢查電源指示燈應(yīng)點(diǎn)亮仿真器實(shí)驗(yàn)板計(jì)算機(jī)復(fù)制文件建立項(xiàng)目2、在電腦的F盤新建1個(gè)文件夾，專門存放本課程程序，文件夾名字自定義，例如電氣13、從多媒體網(wǎng)絡(luò)接收老師的測(cè)試程序：“01.按鍵點(diǎn)燈-測(cè)試”，將其存入剛才建立的文件夾4、解壓縮“01.按鍵點(diǎn)燈-測(cè)試”

到當(dāng)前文件夾5、打開文件夾：“01.按鍵點(diǎn)燈-測(cè)試”，在根目錄找到文件”Push_Light“

6、雙擊該文件，打開keil5

keil界面7、進(jìn)入keil5,左側(cè)為”Project”窗口，右側(cè)為程序編輯窗口。上面是文件欄和工具欄

編譯程序8、點(diǎn)擊“Rebuild”（再生成）按鈕，對(duì)程序進(jìn)行編譯生成操作

調(diào)試器設(shè)置9、單擊“options”（選項(xiàng)）按鈕，準(zhǔn)備進(jìn)行調(diào)試器設(shè)置

調(diào)試器設(shè)置10、進(jìn)“Debug”（調(diào)試）頁(yè)，選擇：Use:CMSIS-DAPDebugger，點(diǎn)擊：Settings。

調(diào)試器設(shè)置11、選擇PZCMSIS-DAP適配器，找到：適配器的IDCODE。注意不同的調(diào)試器，IDCODE不同，只要有編號(hào)，就說明設(shè)備被識(shí)別，否則需要檢查設(shè)備連接并重新上電。

12、設(shè)置中的Reset：SYSRESETREQ。調(diào)試器設(shè)置13、進(jìn)入“FlashDownload（閃存下載）”頁(yè)，勾選：ResetandRun（復(fù)位并運(yùn)行），點(diǎn)擊：OK，OK，退出Options設(shè)置。

下載程序14、點(diǎn)擊：“Download（下載）”按鈕，程序被下載到實(shí)驗(yàn)板上的單片機(jī)中

運(yùn)行程序1、按住K_UP按鈕，觀察：

LED模塊的D1被點(diǎn)亮數(shù)碼管的”a”段被點(diǎn)亮2、松開K_UP按鈕，觀察：

LED模塊的D1熄滅數(shù)碼管的”a”段熄滅3、如果一切正常，說明實(shí)驗(yàn)板能正常通信和工作關(guān)于單片機(jī)-什么是單片機(jī)？——單片機(jī)是一個(gè)集成電路芯片關(guān)于單片機(jī)-什么是單片機(jī)？——單片機(jī)是一個(gè)計(jì)算機(jī)，可以按照程序運(yùn)行關(guān)于單片機(jī)-什么是單片機(jī)？——單片機(jī)芯片內(nèi)部由CPU（CentralProcessingUnit）、存儲(chǔ)器（memory）、輸入/輸出接口即I/O接口（Input/OutputInterface）等部分組成關(guān)于單片機(jī)-什么是單片機(jī)？——單片機(jī)芯片與各種外設(shè)結(jié)合，即可構(gòu)成不同的單片機(jī)產(chǎn)品，并在程序控制下，實(shí)現(xiàn)各種功能。關(guān)于單片機(jī)-什么是單片機(jī)？——單片機(jī)是將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等部件集成在一起的一個(gè)芯片，因此被稱為單片微型計(jì)算機(jī)即SingleChipMicrocomputer，簡(jiǎn)稱單片機(jī)即SCM。關(guān)于單片機(jī)-什么是單片機(jī)？——單片機(jī)與PC機(jī)的異同與通用計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）的異同？單片機(jī)與通用計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）單片機(jī)與通用計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）的相同之處——都由CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口和外設(shè)組成通用計(jì)算機(jī)的CPU（中央處理器）是一個(gè)獨(dú)立的芯片，在機(jī)箱的主板上，是計(jì)算機(jī)的核心CPU單片機(jī)的CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等集成在一個(gè)芯片里。單片機(jī)與通用計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）通用計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器由一組芯片組成，稱為內(nèi)存條，在機(jī)箱里，用來存放運(yùn)行程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存條單片機(jī)的CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等集成在一個(gè)芯片里。單片機(jī)與通用計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）通用計(jì)算機(jī)的外設(shè)包括顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、音箱、麥克、硬盤等，置于機(jī)箱外，用來向CPU輸入輸出數(shù)據(jù)。常常是標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)。接口電路（顯卡、鍵盤接口等）也是標(biāo)準(zhǔn)的。外設(shè)單片機(jī)的外設(shè)，包括按鍵、各種傳感器、LED、蜂鳴器、LCD、數(shù)碼管、電動(dòng)機(jī)等。外設(shè)的形式更加多樣。單片機(jī)與通用計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）通用計(jì)算機(jī)的外形比較統(tǒng)一。單片機(jī)產(chǎn)品的外形不固定，常嵌入到設(shè)備中，與設(shè)備一體。單片機(jī)與通用計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）單片機(jī)有什么用？——單片機(jī)可與不同外設(shè)結(jié)合，構(gòu)成各種裝置單片機(jī)顯示器按鍵智能壓力檢測(cè)儀（單片機(jī)+壓力傳感器+顯示器等）智能壓力變送器（單片機(jī)+壓力傳感器+顯示器等）單片機(jī)有什么用？——單片機(jī)可與不同外設(shè)結(jié)合，構(gòu)成各種裝置無(wú)紙記錄儀智能數(shù)顯表單片機(jī)有什么用？——單片機(jī)可與不同外設(shè)結(jié)合，構(gòu)成各種裝置單片機(jī)有什么用？——單片機(jī)可與不同外設(shè)結(jié)合，構(gòu)成各種裝置空調(diào)控制主板溫度控制器單片機(jī)有什么用？——單片機(jī)可與不同外設(shè)結(jié)合，構(gòu)成各種裝置智能玩具汽車電子系統(tǒng)單片機(jī)有什么用？——單片機(jī)可與不同外設(shè)結(jié)合，構(gòu)成各種裝置單片機(jī)有什么用？——單片機(jī)可用于許多領(lǐng)域家用電器航空航天醫(yī)療儀器通訊網(wǎng)絡(luò)汽車電子辦公自動(dòng)化儀器儀表工業(yè)自動(dòng)化單片機(jī)單片機(jī)的發(fā)展1976～1978：SCM（SingleChipMicrocomputer）初始階段。代表產(chǎn)品為Intel公司生產(chǎn)的MCS-48。1978～1982：SCM的完善階段。代表產(chǎn)品為Intel公司生產(chǎn)的MCS-51。對(duì)單片機(jī)產(chǎn)品的貢獻(xiàn)極大。現(xiàn)在許多單片機(jī)都與之兼容。1982～1990：從SCM向MCU發(fā)展的階段。也是8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段。代表產(chǎn)品是80C51單片機(jī)及以其為內(nèi)核的其它多種單片機(jī)。1990~:

全面發(fā)展階段。向上，出現(xiàn)了32位字長(zhǎng)，速度更快的、強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力的單片機(jī)如ARM系列單片機(jī)和DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）等產(chǎn)品。向下，在工控領(lǐng)域，8位機(jī)速度和功能都得以提高。典型產(chǎn)品是SiliconLabs生產(chǎn)的C8051F系列單片機(jī)單片機(jī)的生產(chǎn)廠家及系列產(chǎn)品2.Motorola:8位機(jī)：68HC05和升級(jí)產(chǎn)品68HC08、68HC11、68HC12

16位機(jī)：68HC16、32位機(jī)：683XX3.Microchip：PIC單片機(jī)1.Intel：8051/8031系列4.Zilog:Z8、Z865.Atmel:8位機(jī)：AT89：51兼容單片機(jī)

16位機(jī)：AT90（AVR）6.TI:MSP430，16位7.NS:美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司：COP8

8.宏晶:STC系列51兼容單片機(jī)9.Sililabs:C8051F系列10.ST：意法半導(dǎo)體stm32STM32單片機(jī)ST：意法半導(dǎo)體公司M：Micro32：32bitSTM32與ARM的關(guān)系A(chǔ)RM是英國(guó)的芯片設(shè)計(jì)公司其最成功的莫過于32位嵌入式CPU核----ARM系列最常用的是ARM7和ARM9ARM公司主要提供IP核，具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核（Intellectual

Property

core）IP核是CPU最核心的部分，并不是完整的處理器。ARM把這個(gè)IP核賣給各大半導(dǎo)體公司，如

Philips

三星，ATMEL，甚至Intel等。各大公司在ARM的CPU核基礎(chǔ)上添加上一些需要的外設(shè)，封裝起來形成自己的處理器。STM32就是ST公司將ARM公司的Cortex-M作為內(nèi)核，與一些外設(shè)組合封裝在一起的32位嵌入式處理器。STM32Cortex-M

ARMv7架構(gòu)定義了三大分工明確的系列：“A”系列：面向尖端的基于虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用“R”系列：針對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)“M”系列：針對(duì)微控制器Cortex-A5/A8采用ARMv7-A架構(gòu)Cortex-M0采用ARMv6-M架構(gòu)Cortex-M3采用ARMv7-M架構(gòu)Cortex-M4采用ARMv7-ME架構(gòu)Cortex-M是ARM公司推出的一款I(lǐng)P核STM8和STM32單片機(jī)STM32單片機(jī)的命名規(guī)則我們的stm32我們開發(fā)板使用的是STM32F103ZET6芯片（1）內(nèi)核：32位高性能ARMCortex-M3處理器。時(shí)鐘：高達(dá)72M,實(shí)際還可以超頻一點(diǎn)。（2）144引腳112個(gè)IO，大部分IO口都耐5V(模擬通道除外)，支持調(diào)試：SWD和JTAG，SWD只要2根數(shù)據(jù)線（3）存儲(chǔ)器容量：512KFLASH，64KSRAM總結(jié)CPU存儲(chǔ)器I/O接口單片機(jī)是一種微型計(jì)算機(jī)（MicroComputer）包括CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等電路但是它很小，能將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等集成在一個(gè)小小的芯片（Chip）中。CPU存儲(chǔ)器I/O接口CPU存儲(chǔ)器I/O接口單片機(jī)芯片SingleChipMicrocomputer最簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)只需要將單片機(jī)芯片與電源以及輸入輸出設(shè)備（例如按鍵、傳感器、數(shù)碼管、繼電器等）進(jìn)行適當(dāng)連接。CPU存儲(chǔ)器I/O接口電源單片機(jī)芯片VCCGND按鍵發(fā)光二極管再將預(yù)先編好的程序存入存儲(chǔ)器CPU存儲(chǔ)器I/O接口電源單片機(jī)芯片VCCGND程序就可以實(shí)現(xiàn)一定的功能例如按下按鍵，LED點(diǎn)亮再將預(yù)先編好的程序存入存儲(chǔ)器就可以實(shí)現(xiàn)一定的功能例如讓數(shù)碼管顯示需要的字符或數(shù)字各種連接好的單片機(jī)為核心的電路板

總結(jié)：1）單片機(jī)是一個(gè)集成電路芯片。3）單片機(jī)是一個(gè)將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口集成在一個(gè)芯片里的計(jì)算機(jī)。（故稱單片機(jī)——SCM:SingleChipMicrocomputer）2）單片機(jī)是一個(gè)計(jì)算機(jī)（智能芯片、