單片機(jī)智能恒溫檢測(cè)系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u8129單片機(jī)智能恒溫檢測(cè)系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)案例概述 114125第1章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1181272.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2158472.1.1主控芯片 2121842.1.2電源模塊 4150532.1.3按鍵電路 422422.1.4DC5V散熱風(fēng)扇 5242802.1.5加熱片 5124562.1.6OLED顯示電路 6171982.1.7溫度傳感器DS18B20 8100252.1.8數(shù)字溫濕度傳感器DHT11 10200322.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12119912.2.1軟件平臺(tái) 12242412.2.2軟件設(shè)計(jì)模塊圖 1283732.3主程序流程圖 13211522.4子程序流程圖 14202062.2.1恒溫控制子程序流程圖 14302142.2.2溫度傳感器程序流程圖 15302442.2.3溫度讀取函數(shù)流程圖 17310512.2.4按鍵子程序流程圖 18312982.2.5顯示函數(shù)程序流程圖 1922850第2章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 21212552.1主控的實(shí)現(xiàn) 21112942.2溫濕度檢測(cè)的實(shí)現(xiàn) 21280532.3OLED顯示的實(shí)現(xiàn) 2290092.4按鍵系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 23132572.5軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 2520331第三章系統(tǒng)測(cè)試 2512087本章主要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)以及系統(tǒng)各個(gè)功能進(jìn)行測(cè)試，主要測(cè)試部分為各部分?jǐn)?shù)據(jù)的檢測(cè)情況。 25263493.1測(cè)試概述 25115013.2整體硬件測(cè)試 26317983.3整體系統(tǒng)測(cè)試 27124003.3.1顯示模塊測(cè)試 27234713.3.2藍(lán)牙模塊測(cè)試 27第1章系統(tǒng)設(shè)計(jì)本章主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。硬件為芯片、各模塊的介紹和選擇，軟件則是實(shí)現(xiàn)或工作流程的設(shè)計(jì)。2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件部分由主控芯片、電源模塊、顯示模塊、溫濕度檢測(cè)模塊、按鍵模塊、加熱片和風(fēng)扇組成。2.1.1主控芯片該模塊是單片機(jī)的控制中心，主要任務(wù)是處理單片機(jī)所發(fā)出或收到的檢測(cè)數(shù)據(jù)并控制系統(tǒng)的執(zhí)行，同時(shí)手機(jī)端會(huì)實(shí)時(shí)顯示溫度信息。主控芯片選用的是STM32F103C8T6芯片，內(nèi)核是ARM32位的Cortex-M3，采用哈佛結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)采用了新的分支預(yù)測(cè)功能，即處理器在正常工作時(shí)，如果接收到跳轉(zhuǎn)指令，可能會(huì)改變正常指令的執(zhí)行順序，使原本處于隊(duì)列中的待執(zhí)行指令作廢，需要從新的地址重新接收、執(zhí)行指令，會(huì)影響處理器的性能。而有了分支預(yù)測(cè)的功能，就穩(wěn)定了芯片的性能。在系統(tǒng)收到不同傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行跳轉(zhuǎn)指令的操作時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)重新取指、執(zhí)行的問題，為系統(tǒng)的穩(wěn)定提供保障。本設(shè)計(jì)所用單片機(jī)STM32F103C8T6具有如下特點(diǎn)：其程序存儲(chǔ)器FLASH容量是64KB，RAM容量是20KB；SRAM20K字節(jié)的內(nèi)置SRAM，CPU能以0等待周期訪問；2個(gè)12bitADC合計(jì)12路通道（外部通道只有PA0到PA7、PB0到PB1）；37個(gè)通用I/O口（PA0-PA15、PB0-PB15、PC13-PC15、PD0-PD1）；4個(gè)16bit定時(shí)器（TIM1（高級(jí)控制定時(shí)器，帶死區(qū)插入，常用于產(chǎn)生PWM控制電機(jī)）、TIM2、TIM3、TIM4），2*IIC，2*SPI，3*USART，1*CAN；1個(gè)24bit向下計(jì)數(shù)的滴答定時(shí)器（用于延時(shí)）；工作電壓2V~3.6V，工作溫度為-40°C~+85°C，系統(tǒng)時(shí)鐘最高可達(dá)到72MHz；STM32F103C8T6的GPIO有8種模式，其中包含上拉、下拉輸入模式，所以外接按鈕時(shí)可不設(shè)計(jì)上下拉電阻；本芯片封裝體積小、性能強(qiáng)大、資源齊全，價(jià)格與家族其他芯片相比較低，相比8位單片機(jī)性能更優(yōu)；（9）C8T6主控芯片至少有兩個(gè)AD模式12位轉(zhuǎn)換器，可測(cè)16個(gè)外部信號(hào)源和2個(gè)內(nèi)部信號(hào)源，共18個(gè)通道；（10）其A/D轉(zhuǎn)換可分為單模式、連續(xù)模式、掃描模式和間歇模式，轉(zhuǎn)換結(jié)果按左右對(duì)齊方式存儲(chǔ)在16位寄存器中；（11）此芯片在外設(shè)和軟件上具有很高的兼容性和穩(wěn)定性，接口非常豐富，開發(fā)工具也非常齊全，幾乎不需要擴(kuò)展外部硬件，在不改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序的情況下，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的應(yīng)用，所以它占用的存儲(chǔ)空間更少。其原理圖和引腳圖如圖2.1和2.2所示：圖2.1STM32F103C8T6單片機(jī)原理圖圖2.2STM32F103C8T6單片機(jī)引腳圖2.1.2電源模塊單片機(jī)STM32以及其它的外圍芯片都是3.3V供電，所以本電路需要將外接12V電壓經(jīng)過(guò)一個(gè)線性穩(wěn)壓模塊轉(zhuǎn)換成5V，因?yàn)閱纹瑱C(jī)外接的各個(gè)模塊的電壓都應(yīng)該為3.3V，所以再將5V電壓轉(zhuǎn)成3.3V，電源電路圖如圖2.3所示。圖2.3電源電路圖2.1.3按鍵電路在按鍵電路中，使用四個(gè)按鍵分別對(duì)溫濕度設(shè)置和照明進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，分別為“設(shè)置”、“開關(guān)燈”、“增加”和“減少”，且四個(gè)不同的按鍵分別連接到MCU的Pb3-Pb6引腳。具體來(lái)說(shuō)，將Pb3、Pb4和Pb6引腳分別連接到“設(shè)置”、“增加”和“減少”連接進(jìn)行溫度和濕度的設(shè)置和調(diào)整，如果MCU在運(yùn)行中能檢測(cè)到低的電平，則表示相應(yīng)的按鍵被按下，按鍵電路如圖2.4所示。圖2.4按鍵電路圖2.1.4DC5V散熱風(fēng)扇一根口線就可以驅(qū)動(dòng)DC5V散熱風(fēng)扇，若I/O口輸出高電平，風(fēng)扇停止；若I/O口輸出低電平，三極管導(dǎo)通，風(fēng)扇啟動(dòng)，內(nèi)部電路如圖2.5所示。圖2.5內(nèi)部電路圖由下圖2.6所示，單個(gè)PNP三極管電路控制三個(gè)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速：高速、低速、轉(zhuǎn)停。當(dāng)溫度低于兩個(gè)極限時(shí)，風(fēng)扇電壓為0V，out1和out2都變高，沒有電流流過(guò)Q1基極。當(dāng)溫度超過(guò)極限值1時(shí)，out1變低，基極Q1的電壓為1.8V。圖2.6單個(gè)三極管實(shí)現(xiàn)5V風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)圖2.1.5加熱片本設(shè)計(jì)外接5VUSB加熱片，主要是指利用外接電源的能量對(duì)板材進(jìn)行加熱。此加熱片的優(yōu)點(diǎn)：（1）表面安全，無(wú)電，絕緣性能好，無(wú)明火，使用安全；（2）加熱速度快，熱效率高，加熱均勻，最高可達(dá)50℃~60℃。通過(guò)控制電阻可以很容易地控制溫度；（3）能量密度可根據(jù)客戶要求調(diào)整；（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)；（5）多種規(guī)格可根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)生產(chǎn)；（6）發(fā)熱器與空氣絕緣，部件耐酸、堿和其他腐蝕性物質(zhì)；（7）環(huán)保：完全符合歐盟環(huán)保要求。加熱片驅(qū)動(dòng)電路如圖2.7所示：圖2.7加熱片驅(qū)動(dòng)電路2.1.6OLED顯示電路本系統(tǒng)中將液晶的數(shù)據(jù)引腳1~4分別與GND以及VCC和電阻并聯(lián)，該模塊采用8*2的2.52排針與外部連接，總共16個(gè)管腳。OLED控制器為SSD1306，也就是說(shuō)：裸屏由SSD1306驅(qū)動(dòng)，這也是一種較為廣泛使用的通過(guò)液晶顯示電路能夠?qū)纹瑱C(jī)所發(fā)出的信號(hào)和數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。原理圖如圖2.8所示。圖2.8OLED原理圖OLED主要參數(shù)：高分辨率；128*64，屏幕的尺寸0.96寸，單位面積像素點(diǎn)多（2）可廣視角度：大于160°（3）高亮度、高對(duì)比度、低能耗、高效率、全固態(tài)、超薄超輕（4）顯示效果好，攜帶方便，制造工藝簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、全彩顯示以及良好的機(jī)械加工性能圖2.9OLED液晶顯示器本系統(tǒng)所選擇的OLED屏幕作為一種新型的顯示技術(shù)，在正常的顯示調(diào)整過(guò)程中大多數(shù)使用這種屏幕，OLED引腳功能表如2.1，四種工作方式如表2.2。表2.1OLED模塊接口定義序號(hào)名稱注釋1GND電源接地2VCC電源（3V～2.5V)3D04時(shí)鐘線4D1串行數(shù)據(jù)線5RES命令/數(shù)據(jù)標(biāo)志位PA2（低電平復(fù)位）6DC

命令/數(shù)據(jù)標(biāo)志位A17CSOLED片選表2.2OLED四種工作模式接口方式4線SPIIIC8位68008位8080BS10101BS200112.1.7溫度傳感器DS18B20DS18B20是一種以數(shù)字信號(hào)為輸出的通用數(shù)字溫度傳感器。它具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、精度高等特點(diǎn)。DS18B20封裝后可用于多種場(chǎng)合，可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于測(cè)量高溫爐水循環(huán)溫度、機(jī)房溫度、農(nóng)業(yè)溫室效應(yīng)溫度等非極限溫度條件，它可以用在使用空間較小的設(shè)備當(dāng)中。此模塊負(fù)責(zé)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，并將采集來(lái)的模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，交由單片機(jī)進(jìn)行處理。DS18B20的供電方式為兩種：電源供電和寄生電源供電。在實(shí)際使用中，要保證電源電壓在5V左右，否則會(huì)降低測(cè)量精度。其原理圖和引腳圖如圖2.10和2.11所示。圖2.10DS18B20原理圖圖2.11DS18B20引腳圖DS18B20引腳功能表如表2.3所示：表2.3DS18B20引腳說(shuō)明Pin名稱注釋1VDD外接供電電源輸入端2DQ數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端3GND電源接地單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”：（1）單總線接口方式，只需一條端口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信；（2）每個(gè)DS18B20的64位序列號(hào)不同，因此多個(gè)DS18B20可以三線并行，但最多可以并行8個(gè)DS18B20來(lái)執(zhí)行多點(diǎn)溫度測(cè)量，若并聯(lián)數(shù)量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸會(huì)不穩(wěn)定；（3）使用時(shí)，所有敏感元件和轉(zhuǎn)換電路都集成在一個(gè)集成三極管電路中，不需要任何外圍器件；其工作電源為3.0~2.5V/DC，由寄生能量模式的數(shù)據(jù)線供電，可靠性更高；且內(nèi)部具有掉電保護(hù)功能；（4）分辨率為9-12位，執(zhí)行高精度溫度測(cè)量，溫度測(cè)量誤差為±0.5℃~1℃；（5）具有較強(qiáng)的抗干擾能力和糾錯(cuò)能力，可直接獲得數(shù)字溫度信號(hào)的測(cè)量結(jié)果，并通過(guò)電纜總線傳輸給CPU，同時(shí)可傳輸CRC校驗(yàn)碼；（6）它的負(fù)壓特性是電源極性反轉(zhuǎn)時(shí)，芯片不會(huì)燒壞，但不能正常工作。圖2.12DS18B20測(cè)溫原理圖DS18B20的測(cè)溫原理：圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響較小，產(chǎn)生的固定信號(hào)脈沖交由減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振振蕩頻率受溫度影響較大，產(chǎn)生的固定信號(hào)脈沖交由減法計(jì)數(shù)器2，計(jì)數(shù)器在預(yù)設(shè)值下開始計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)設(shè)值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，然后重新裝入預(yù)值，重新計(jì)數(shù)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)停止累加，此時(shí)溫度就是寄存器中的值，斜率累加器則是用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值。2.1.8數(shù)字溫濕度傳感器DHT11DHT11是一種具有校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的復(fù)合溫濕度傳感器。其精度濕度±5%RH，溫度±2℃，量程濕度20-90%RH，溫度0~50℃。它由電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件組成，并與一個(gè)8位高性能MCU相連。它采用單總線通信方式，單總線意味著只有一條數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換和控制都是通過(guò)單總線完成的，因此有嚴(yán)格的時(shí)序要求。設(shè)備（主機(jī)或從機(jī)）通過(guò)開路或三個(gè)狀態(tài)端口與數(shù)據(jù)線相連，當(dāng)設(shè)備不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，允許設(shè)備釋放總線，接著可以允許其他設(shè)備使用總線；單總線通常需要外接一個(gè)約2.7kΩ的上拉電阻，當(dāng)總線不工作時(shí)，則為高電平狀態(tài)。由于它們之間是主從連接，從機(jī)只能在主機(jī)調(diào)用時(shí)響應(yīng)，所以主機(jī)必須嚴(yán)格按照單總線順序訪問設(shè)備。其外觀和原理圖如圖2.13和2.14所示。圖2.13DHT11傳感器圖2.14DHT11傳感器原理圖DHT11引腳功能表如表2.4所示：表2.4DHT11引腳說(shuō)明Pin名稱注釋1VDD供電3-2.5VDC2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC懸空4GND電源接地DHT11電氣特性（VDD=5V,T=25℃）如表2.5所示：表2.5DHT11電氣特性參數(shù)條件mintypmax單位供電DC352.5V供電電流測(cè)量0.52.5mA平均0.20.5mA待機(jī)100150uA采樣周期秒1次2.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)是通過(guò)軟件程序的編寫配合硬件電路的連接。系統(tǒng)是基于STM32單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)的，軟件部分可以分為主程序和子程序兩大部分，主程序是系統(tǒng)的主控中心，子程序的流程設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能。2.2.1軟件平臺(tái)本次所設(shè)計(jì)的基于STM32的智能恒溫仔豬保育箱的設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件主要包括四個(gè)部分：主程序設(shè)計(jì)、溫濕度檢測(cè)設(shè)計(jì)、按鍵程序設(shè)計(jì)和顯示程序設(shè)計(jì)，其使用的軟件平臺(tái)為keiluvision5。軟件程序是在Keil環(huán)境下用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)和開發(fā)的。具體來(lái)說(shuō)，本章首先介紹了軟件設(shè)計(jì)的相應(yīng)原理，并給出了基于STM32的智能恒溫仔豬保育箱的設(shè)計(jì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的程序流程圖。2.2.2軟件設(shè)計(jì)模塊圖溫度檢測(cè)模塊主要是與溫度傳感器DS18B20和溫濕度傳感器DHT11相關(guān)的程序，實(shí)現(xiàn)溫度的采集和轉(zhuǎn)換，最后以我們常用的攝氏溫度值的形式出現(xiàn)；恒溫控制模塊通過(guò)繼電器控制加熱片和風(fēng)扇的工作狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的恒定控制，在程序中，這兩個(gè)部分都起著重要的作用；顯示模塊主要時(shí)使用OLED屏顯示必要的信息；按鍵模塊主要是實(shí)現(xiàn)理想溫度值設(shè)定以及更改。圖2.15軟件設(shè)計(jì)模塊2.3主程序流程圖系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)初始化，即首先向STM32控制器中配置寄存器和I/O口，設(shè)置系統(tǒng)任務(wù)、測(cè)量任務(wù)和控制任務(wù)，啟動(dòng)任務(wù)時(shí)啟動(dòng)模塊的初始化配置，然后在任務(wù)中編寫用戶程序，用戶程序設(shè)計(jì)如下：系統(tǒng)通過(guò)溫濕度傳感器判斷當(dāng)前溫度是否過(guò)高或過(guò)低，若溫度正常則不采取操作；若不正常則DHT11傳感器和DS18B20傳感器繼續(xù)測(cè)量溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)，STM32單片機(jī)得到該數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)顯示在OLED顯示器上，單片機(jī)系統(tǒng)判斷所得的數(shù)據(jù)是否超出閾值，若沒有超過(guò)，則系統(tǒng)不采取操作；若設(shè)置溫度低于當(dāng)前溫度，則風(fēng)扇自啟開始工作，此時(shí)加熱片不工作；若設(shè)置溫度高于當(dāng)前溫度，則加熱片自啟開始工作，此時(shí)風(fēng)扇不工作。同時(shí)由單片機(jī)控制藍(lán)牙模塊進(jìn)行藍(lán)牙通信，數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙模塊在手機(jī)端顯示。主程序流程圖如圖2.16所示。圖2.16程序流程框圖2.4子程序流程圖2.2.1恒溫控制子程序流程圖溫度采集電路將現(xiàn)場(chǎng)溫度以數(shù)字量的形式傳送給本系統(tǒng)專用單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度與用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度相結(jié)合然后通過(guò)編程的控制算法，計(jì)算出實(shí)時(shí)溫度控制量，通過(guò)這個(gè)量的控制，固態(tài)繼電器接通和斷開，確定加熱片和風(fēng)扇的工作狀態(tài)，使溫度逐漸穩(wěn)定到用戶定義的目標(biāo)值，當(dāng)溫度達(dá)到定義的目標(biāo)溫度后，單片機(jī)通過(guò)將采集的溫度與設(shè)定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，進(jìn)行相應(yīng)的控制，并通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)碼管顯示系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的各種狀態(tài)參數(shù)。在恒溫子程序中，通過(guò)對(duì)當(dāng)前溫度值的評(píng)估來(lái)確定要執(zhí)行的動(dòng)作：當(dāng)溫度很低時(shí)，運(yùn)行相應(yīng)的動(dòng)作，加熱片開始加熱，冷卻風(fēng)扇不工作；當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，執(zhí)行與高溫對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，風(fēng)扇開始散熱，加熱片不工作；當(dāng)溫度正常顯示時(shí)，加熱片和風(fēng)扇不工作。恒溫控制子程序流程圖如圖2.17所示。圖2.17恒溫控制子程序流程框圖2.2.2溫度傳感器程序流程圖溫度傳感器程序作用是驅(qū)動(dòng)外部的溫度傳感器DS18B20進(jìn)行工作，通過(guò)端口配置將數(shù)據(jù)寫入主控單片機(jī)，接著初始化I/O端口，調(diào)用DS18B20傳感器，讀取溫濕度數(shù)據(jù)，再將讀取到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可讀的數(shù)據(jù)，寫入MCU，復(fù)位傳感器，判斷是否有終端，最后結(jié)束程序。DS18B20傳感器程序流程圖見圖2.18。圖2.18DS18B20傳感器程序流程圖DS18B20的讀寫操作如下：DS18B20寫入流程：數(shù)據(jù)線先置為低電平“0”。延時(shí)50ms。從低位到高位順序發(fā)送數(shù)據(jù)。延時(shí)50ms。數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。重復(fù)上述流程，直到發(fā)送完畢。最后將數(shù)據(jù)線拉到高電平。DS18B20讀操作=1\*GB3①先把數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。=2\*GB3②延時(shí)2ms。=3\*GB3③數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。=4\*GB3④延時(shí)15ms。=5\*GB3⑤將據(jù)線拉到高電平“1”。=6\*GB3⑥延時(shí)15ms。=7\*GB3⑦讀取數(shù)據(jù)線的狀態(tài)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。=8\*GB3⑧延時(shí)30ms。=9\*GB3⑨重復(fù)上述流程直到字節(jié)讀取結(jié)束。2.2.3溫度讀取函數(shù)流程圖在本項(xiàng)目中，使用三個(gè)DS18B20溫度傳感器，最后取其三個(gè)的平均值。根據(jù)DS18B20命令列表，對(duì)它進(jìn)行初始化操作，然后發(fā)送0xCC以此設(shè)置工作模式，緊接著發(fā)送0x44來(lái)啟動(dòng)溫度更換，等待DS18B20應(yīng)答后，發(fā)送讀取溫度指令，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在9位RAM內(nèi)存中。預(yù)期溫度轉(zhuǎn)換完成并發(fā)送0xbe讀取存儲(chǔ)在RAM中的數(shù)據(jù)。得到的數(shù)據(jù)高字節(jié)為b，低字節(jié)為a。原始溫度轉(zhuǎn)換代碼為temp=高左字節(jié)更改8位+低字節(jié)。此時(shí)得到的溫度并不是我們通常的攝氏度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換以后就可以得到常用的溫度值，最后根據(jù)溫度值的不同符號(hào)返回不同的值：+value＝temp*（0.0625），-value＝temp*（-0.0625），此時(shí)的溫度才是我們生活中常用的攝氏度。溫度讀取函數(shù)流程圖如圖2.19所示。圖2.19溫度讀取函數(shù)流程2.2.4按鍵子程序流程圖本系統(tǒng)使用按鍵設(shè)定溫度變化范圍，過(guò)程如下：首先配置初始化按鍵I/0端口，即STM32的I/0端口，調(diào)用按鍵掃描功能，當(dāng)按下相應(yīng)按鍵時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，最后結(jié)束相應(yīng)程序。按鍵都會(huì)存在有抖動(dòng)問題，為消除抖動(dòng)一般采用軟消抖。按下按鍵可執(zhí)行10毫秒的延遲程序，確認(rèn)按鍵級(jí)別處于關(guān)閉狀態(tài)。如果按鍵一直處在關(guān)閉狀態(tài)則確認(rèn)為真實(shí)按鍵狀態(tài)，以此消除抖動(dòng)的影響。系統(tǒng)保持在恒溫狀態(tài)主要由的兩個(gè)K_UP、K_DOWN兩個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)：K_UP和K_DOWN按鍵按下，都會(huì)延遲10毫秒以去除抖動(dòng)，然后對(duì)應(yīng)的溫度范圍分別為+0.1℃和-0.1℃。按鍵檢測(cè)子程序流程圖如圖2.20所示。圖2.20按鍵子程序流程圖2.2.5顯示函數(shù)程序流程圖本系統(tǒng)采用液晶OLED顯示當(dāng)前的溫度信息，顯示方案如下：首先建立OLED的光標(biāo)位置、輸入方式，然后對(duì)OLED進(jìn)行初始化設(shè)置，緊接著在STM32處理器中寫入OLED的數(shù)據(jù)，從OLED寄存器中讀取數(shù)據(jù)顯示字符串后結(jié)束。通過(guò)OLED顯示屏完成對(duì)本設(shè)計(jì)的顯示功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于需要顯示的溫濕度信息進(jìn)行處理，voidOLEDShowString（u8x，u8y，constu8*p），屏幕顯示函數(shù)通過(guò)*P指針連續(xù)調(diào)用字符顯示字符串，在STM32的內(nèi)部建立一個(gè)緩存，每次修改它建立緩存，然后一次性把STM32上的緩存數(shù)據(jù)寫入到OLED的GRAM。顯示子程序流程圖如圖2.21所示。圖2.21顯示函數(shù)流程圖第2章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本章主要闡述系統(tǒng)各模塊的實(shí)現(xiàn)工作。主要為各個(gè)模塊代碼部分的實(shí)現(xiàn)以及硬件的實(shí)現(xiàn)和整體實(shí)現(xiàn)的方法。2.1主控的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)接通電源后對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部分進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，并對(duì)各系統(tǒng)模塊初始化后測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作。圖2.1STM32單片機(jī)2.2溫濕度檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)溫濕度檢測(cè)模塊是由溫濕度傳感器DHT11和三個(gè)溫度傳感器DS18B20進(jìn)行工作，二者共同對(duì)溫濕度進(jìn)行檢測(cè)并傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)主控芯片進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的處理。通過(guò)端口配置將數(shù)據(jù)寫入STM32F103C8T6，接著初始化I/O端口，調(diào)用DS18B20傳感器，讀取溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換后寫入MCU，復(fù)位傳感器，判斷是否有終端，最后結(jié)束程序。圖2.2DS18B20溫度模塊溫度檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)的部分代碼如下：shortDS18B20_Get_Temp(void){u8temp;u8TL,TH; shorttem;DS18B20_Start();DS18B20_Rst();DS18B20_Check(); DS18B20_Write_Byte(0xcc);DS18B20_Write_Byte(0xbe);TL=DS18B20_Read_Byte();TH=DS18B20_Read_Byte(); if(TH>7){TH=~TH;TL=~TL;temp=0;}elsetemp=1;tem=TH;tem<<=8;tem+=TL;tem=(float)tem*0.625;if(temp)returntem;elsereturn-tem;}2.3OLED顯示的實(shí)現(xiàn)OLED顯示模塊主要顯示溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)，可以直觀的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察和記錄。圖2.3OLED顯示模塊顯示功能實(shí)現(xiàn)的部分代碼如下：voidOLED_ShowNum(u8x,u8y,u32num,u8len,u8size2){ u8t,temp; u8enshow=0; for(t=0;t<len;t++) { temp=(num/oled_pow(10,len-t-1))%10; if(enshow==0&&t<(len-1)) { if(temp==0) { OLED_ShowChar(x+(size2/2)*t,y,'',size2); continue; }elseenshow=1; } OLED_ShowChar(x+(size2/2)*t,y,temp+'0',size2); }}2.4按鍵系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)按鍵系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)溫度和濕度閾值的設(shè)定，手動(dòng)調(diào)節(jié)溫度和濕度，只有系統(tǒng)檢測(cè)到設(shè)定以后才會(huì)發(fā)出命令使風(fēng)扇或者加熱片工作。圖2.4按鍵模塊按鍵實(shí)現(xiàn)的部分代碼如下：voidkey_cnt(void){uint16_tkeycnt=0;if(SW2==0) { delay_ms(10); if(SW2==0) { if(set_mode<2) set_mode++; else { OLED_ShowString(0,6,"ST",16); OLED_ShowString(64,6,"SH",16); set_mode=0; } while(SW2==0); } }各個(gè)模塊功能實(shí)現(xiàn)以后將所有模塊整合到一起進(jìn)行整體功能的實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，過(guò)程如下：（1）將各個(gè)模塊整合到一起，通過(guò)調(diào)試使其正常工作，若有問題則要分模塊進(jìn)行軟硬件的檢查與調(diào)試；（2）開機(jī)運(yùn)行，檢查各數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確情況以及顯示情況，然后進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行參數(shù)及代碼等的調(diào)整。2.5軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)軟件部分的實(shí)現(xiàn)是將各模塊程序與硬件結(jié)合，通過(guò)調(diào)試實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，運(yùn)用KeiluVision開發(fā)工具，串口助手等軟件進(jìn)行程序的編寫調(diào)試與實(shí)現(xiàn)。首先，將程序燒進(jìn)硬件當(dāng)中，在編寫程序時(shí)，系統(tǒng)本身也會(huì)出現(xiàn)很多問題，也許軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中的延遲可能很長(zhǎng)或很短。比如在消除按鍵抖動(dòng)的過(guò)程中，如果時(shí)間比較短，很容易產(chǎn)生連續(xù)的值，在這個(gè)過(guò)程中需要不斷的修改和完善，直到所有的模塊都編譯通過(guò)，如圖2.1所示。圖2.5編譯界面第三章系統(tǒng)測(cè)試本章主要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)以及系統(tǒng)各個(gè)功能進(jìn)行測(cè)試，主要測(cè)試部分為各部分?jǐn)?shù)據(jù)的檢測(cè)情況。3.1測(cè)試概述系統(tǒng)測(cè)試是一個(gè)部分到整體、從硬件到軟件，再到軟硬件聯(lián)合調(diào)試的過(guò)程。首先要搭建硬件電路，然后編寫各硬件模塊的軟件程序。通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊的調(diào)試，可以保證各個(gè)模塊都能單獨(dú)進(jìn)行正常工作后，我們就可以把每個(gè)模塊組合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，通過(guò)進(jìn)行整體調(diào)試，不斷發(fā)現(xiàn)和解決問題，從而使整個(gè)系統(tǒng)可以穩(wěn)定高效地運(yùn)行。在本系統(tǒng)中，主要檢測(cè)仔豬舍的溫度、濕度，以及藍(lán)牙是否可以成功連接到手機(jī)，仔豬舍的數(shù)據(jù)是否能在手機(jī)上成功的顯示，整體實(shí)物如圖3.1所示。圖3.1整體實(shí)物圖3.2整體硬件測(cè)試嵌入式系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試應(yīng)該是一起進(jìn)行，從而才能找到錯(cuò)誤的根源，但通常先排除明顯的硬件故障。測(cè)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)的問題以及解決辦法：1、開路、短路問題：焊接過(guò)程中引起開路等故障。應(yīng)該按照正確的原理圖用萬(wàn)用表檢查，然后補(bǔ)焊。2、構(gòu)造元件的損壞：由于對(duì)所用構(gòu)造元器件不熟悉，焊接過(guò)程中操作不當(dāng)，造成構(gòu)造元器件損壞。仔細(xì)閱讀部件的使用環(huán)境，細(xì)心的焊接。3、電源故障：接通電源后，元件損壞，不能正常供電，導(dǎo)致電路不能正常工作。電源故障包括：電壓值不符合設(shè)計(jì)要求，能量線與插座不匹配，各路電源等之間短路。電源必須單獨(dú)調(diào)試后才能添加應(yīng)用到系統(tǒng)的各個(gè)部分。3.3整體系統(tǒng)測(cè)試3.3.1顯示模塊測(cè)試系統(tǒng)開機(jī)：當(dāng)系統(tǒng)接通電源后，完成各模塊的初始化，完成后進(jìn)入正常顯示狀態(tài)，此時(shí)完成開機(jī)，同時(shí)完成了顯示模塊的測(cè)試。此時(shí)溫度和濕度數(shù)據(jù)會(huì)顯示在OLED屏幕上。開機(jī)界面如圖所示。圖3.2開機(jī)界面T1、T2、T3為三個(gè)溫度傳感器DS18B20采集到的溫度值，T4是三個(gè)DS18B20的平均值，H1是濕度值。ST和SH是通過(guò)按鍵系統(tǒng)來(lái)設(shè)定安全的溫度和濕度閾值，當(dāng)設(shè)定好預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)后，回到系統(tǒng)主界面。各數(shù)量值的顯示情況以及加熱片和風(fēng)扇的工作狀態(tài)情況，如表3.1所示。表3.1溫濕度測(cè)試情況次數(shù)123456T419.039.323.222.222.047.0ST32.022.023.333.532.623.6加熱片/風(fēng)扇加熱片工作風(fēng)扇工作都不工作加熱片工作加熱片工作風(fēng)扇工作3.3.2藍(lán)牙模塊測(cè)試HC-05嵌入式藍(lán)牙串行通信模塊可分為兩種工作模式：命令響應(yīng)模式和自動(dòng)連接模式。在自動(dòng)連接模式下，通信模式由主、從和環(huán)回組成，在命令響應(yīng)模式下，用戶可以向通信模塊發(fā)送控制命令或控制參數(shù)配置，并發(fā)送多個(gè)AT命令進(jìn)行設(shè)置。進(jìn)行通信模塊的動(dòng)