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基于stm32的多点温度检测系统.doc
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基于stm32的多点温度检测系统.doc
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1
目 录
目 录 ....................................................1
摘 要 ...................................................3
Abstract ..................................................3
第 1 章 绪论 ...............................................4
第 1.1 节 研究背景 .........................................4
第 1.2 节 任务与目标 .......................................4
第 2 章 系统总体方案设计 ...................................6
第 2.1 节 处理器芯片选择 ...................................6
第 2.2 节 温度传感器方案选择 ...............................6
第 2.3 节 显示器件方案选择 .................................7
第 2.4 节 语音合成模块方案选择 .............................8
第 3 章 系统硬件设计 .......................................8
第 3.1 节 单片机最小系统设计 ...............................8
第 3.2 节 传感器电路设计 ..................................10
第 3.3 节 语音芯片电路设计 ................................12
第 3.4 节 硬件总体电路设计 ................................13
第 4 章 软件设计 ..........................................14
第 4.1 节 主程序以及流程图 ................................14
第 4.2 节 显示程序 ........................................17
第 4.3 节 传感器驱动程序 ..................................22
第 4.4 节 语音提示程序 ....................................29
第五章 系统调试与分析 ....................................32
第 5.1 节 硬件实物测试 ....................................32
第 5.2 节 测试数据分析 ....................................33
第六章 总结 ..............................................34
参考文献 .................................................35
致 谢 ...................................................36
2
摘 要
随着时代的发展、社会的进步、科学技术的不断提高,对温度测量的范围要
求不断增大,同时对温度测量的精度要求也不断提高。因此,对如何方便、精确、
实时的测量温度的研究也成为一个重要的研究课题。本课题设计了一种基于
STM32 单片机的具有多路采集通道的高精度的数字温度检测系统。设计了包括温
度信号处理,液晶显示,报警设置等在内的完整系统。本设计的 CPU 采用以 STM32
为主控芯片的单片机系统,主要由 18B20 温度传感器作为信号采集装置,对 4 路
传感器进行数据采用并有 OLED 模块进行显示,采用语音合成模块,可每分钟进
行一次温度数值的语音播报。
关键词:语音播报、STM32 单片机、DS18B20、OLED
Abstract
With the development of the times, the progress of the society, the continuous
improvement of science and technology, the range of temperature measurement is
increasing, and the accuracy of temperature measurement is also improved. Therefore,
it is an important research topic to study how to measure the temperature in a
convenient, accurate and real-time. This paper designs a high precision digital
temperature detecting system based on STM32 single chip microcomputer. Design a
complete system including temperature signal processing, LCD display, alarm setting,
etc.. The design of the CPU used in the STM32 based single-chip microcomputer
system, mainly by the 18B20 temperature sensor as a signal acquisition device, the
data of the 4 sensors and the OLED module, the use of speech synthesis module, can
be carried out every minute of a temperature data broadcast.
Keywords: Voice broadcast, STM32 microcontroller, OLED, DS18B20
3
第 1 章 绪论
第 1.1 节 研究背景
从第一辆汽车诞生到现在已有一百多年的历史,随着社会和科学技术的发展,
如今汽车已经走进了寻常百姓家,成为人们必备的交通工具之一;而且我国经济
发展水平与汽车产业发展水平有着密切的关系,汽车产业是衡量我国经济发展水
平的重要指标,汽车工业在我国已经占着举足轻重的地位。随着汽车电子技术和
计算机控制技术的发展,各类汽车公司厂商都运用大量的电子技术和计算机技术,
从而改善汽车经济性、安全性和舒适性,并且提高了汽车技术性能。然而汽车水
温测量准确,对汽车发动机来说尤为重要。
随着单芯片技术的迅速崛起和繁荣,其稳定,安全,高效,经济的优点十分
突出,因此它的应用非常广泛,它具有一般电脑相似,强大的数据处理能力,通
过采用一些科学的算法,可以得到强烈的数据处理能力。因此,在行业单片机应
用,可以大大提高工业设备,数据处理能力和处理效率的情报,但不占用大量空
间的微控制器。同时,在温度的寿命的温度起着重要的作用。不管你住在哪里,
什么样的工作的所有的时间和交易名称的温度。自 18 世纪,工业革命,温度是
否具有绝对的高手链接的产业化发展。在冶金,钢铁,石化,水泥,玻璃,制药
业等,可以说,几乎 80%的工业部门不得不考虑温度的因素。
第 1.2 节 任务与目标
根据课题的要求,以及实际需要,我们通过分析相关信息,提出对本系统预
期指标并加以总结。 本课题设计的温度测采集系统,主要运用了集成温度传感
器 DS18B20 作为敏感元件对物体进行温度测量。
本文设计了一种基于 ARM 单片机的数据采集,温度传感器 DS18B20 完成将模
拟信号(温度)转换成数字信号的功能,由 ARM 单片机控制从而实现对数据的采
集。单片机系统将输出相应的逻辑电平,经驱动后控制输出电路通过 OLED 模块
显示实时温度。并每 1 分钟可以语音播报一次温度值。
4
本系统的实现目标:
1. 实时巡检功能
本系统能够同时 4 点温度,检测温度范围-55℃~125℃。根据实际需要,检
测点数是可以扩展的。
2. 高精度
应用 12 位分辨率,采用过采样和工频周期求均值技术,检测温度变化最小
值达到 0.0625℃。
3. 传输距离远
使用 RS-485 串行总线进行传输,MAX485 驱动芯片进行电平转换,传送距离
大于 1200m,抗干扰能力强。
4. 可维护性
本系统的设计,可自动识别传感器的算坏,并作出相应的指示,提示使用者
进行更换,同时,传感器的更换不用再次由专业人员修改程序,通过预留的 ID
读取端口,可以轻松地实现。
5. 工作可靠
可以配合上位机工作,也可以独立工作的,分体独立组合设计,是用户使用
起来更加方便,可适应各种工作环境。我们配备 OLED 显示模块来显示温度数据。
6. 具有语音提示功能
每分钟可以语音播报一次 4 个传感器所测温度数值
7. 显示系统
具有一个可靠的直观的显示系统。
5
第 2 章 系统总体方案设计
第 2.1 节 处理器芯片选择
2.1.1 方案选择
方案一:
采用一台 PC 机来实现。它可在线编程,在线仿真,调试变得容易。而且人
机交互友好。然而, PC 的输出信号不能直接与 DS18B20 通信。通过 RS232 电平
转换兼容的硬件合成线调试,比较繁琐。在某些情况下, PC 机体积大,携带不
方便安装,性能不稳定,对于一些项目很麻烦!
方案二:
使用 STM32 微控制器。单片机软件编程自由度大,可实现各种各样的算术和
逻辑控制算法的编程。而且体积小,硬件实现简单,易于安装。可单独用于多个
DS18B20 控制工作,还可以与 PC 机进行通讯。采用主从分布式思想,由一台上
位机(PC 微型计算机) ,下位机( SCM)的多点温度数据采集,组成两级分布
式多点温度测量电路的检测系统,远程控制。此外,在工业控制上 STM32 具有广
泛的应用范围,编程技术和电路的外围功能是很成熟。
方案三:
采用工业控制机。它主要用于在工业过程的测量,控制和数据采集。虽然该
机拥有一系列工业控制温度,湿度适宜大,防尘,防腐蚀,抗振动冲击也良好的
电磁兼容性和抗干扰性和共模抑制。然而,为了适应工业领域的要求,工业控制
机专门设计的高可靠性的电源装置和高功率双冷却风扇配置,单系统设计的复杂
性的要求,所以这不是用于工业控制的机器。
综上所述,采用方案二较为合理。
第 2.2 节 温度传感器方案选择
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oligaga
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