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標(biāo)題: 基于STM32單片機的內(nèi)置溫度采集系統(tǒng)設(shè)計文檔 [打印本頁]

作者: DW小飛俠 時間: 2019-12-18 16:55
標(biāo)題: 基于STM32單片機的內(nèi)置溫度采集系統(tǒng)設(shè)計文檔
1.1功能分析
1.1.1功能分析

當(dāng)小車溫度降在警報溫度以下，LCD屏顯示“zheng chang”小車正常轉(zhuǎn)動。

　　當(dāng)芯片達到一定溫度時候發(fā)出報警，Led燈亮，LCD屏顯示“wen du gao !”小車停止轉(zhuǎn)動;

　　1.1.2工作原理

STM32單片機內(nèi)置了一個溫度傳感器，這個溫度傳感器產(chǎn)生一個隨溫度性變化的電壓，測量范圍為-40 - +125攝氏度。在內(nèi)部被鏈接到輸出通道ADC_IN16上，用于將傳感器的輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。

第二章硬件設(shè)計
2.1設(shè)計原理

圖２.１溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖

STM32單片機內(nèi)置了一個溫度傳感器，這個溫度傳感器產(chǎn)生一個隨溫度性變化的電壓，測量范圍為-40 - +125攝氏度。在內(nèi)部被鏈接到輸出通道ADC_IN16上，用于將傳感器的輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。溫度傳感器模擬輸入的采樣時間需大于2.2us。在STM32單片機教學(xué)開發(fā)板上，模擬部分的供電電源VDDA接3.3V，模擬地與系統(tǒng)GND相連。

若要使用STM32自帶的溫度傳感器，需設(shè)置ADC控制器2（ADC_CR2）中的TSVREFE控制位，以使能溫度傳感器Vsense輸入通道ADC_IN16和內(nèi)部參考電壓Vrefint輸入通道ADC_IN17。通過固件庫函數(shù)來完成這兩個通道的使能。

當(dāng)fADC = 14MHz,采樣時間設(shè)為239.5個周期時，則采樣時間位39.5/17.1us,這是推薦的采樣時間。實際系統(tǒng)時鐘往往為72MHz，fADC = 12MHz，可設(shè)采樣時間位71.5個周期。

ADC_IN16通道上讀出溫度傳感器電壓與實際溫度的對應(yīng)關(guān)系如下：

Temperature = （（V25 - Vsense） / Avg_Slope）+25

Temoerature = (14.3 – 14.0)*1000/4.3 + 25 = 31.9

由于STM32單片機的ADC是12位的，模擬部分電路的供應(yīng)電源VDDA接3.3V，所以溫度傳感器的電壓值與轉(zhuǎn)換后數(shù)字量關(guān)系為：

V = AD_value*3.3 / 4095

2.2設(shè)計的結(jié)構(gòu)圖

圖2.2 結(jié)構(gòu)框圖

圖２.３　１６０２LCD與STM３２單片機連接圖

最終按照原理進行連線得到下圖實物圖：

圖2.4 實物圖

第三章軟件設(shè)計
3.1軟件設(shè)計原理

利用STM32單片機內(nèi)置溫度傳感器檢測環(huán)境溫度的步驟如下：

初始化ADC:選擇ADC_IN16輸入通道，設(shè)置采樣時間等參數(shù)。
設(shè)置控制寄存器2（ADC_CR2）中的TSVREFE位，開啟內(nèi)置溫度傳感器和內(nèi)部參考電壓通道。
設(shè)置控制寄存器2（ADC_CR2）中的ADNO位，軟件啟動ADC轉(zhuǎn)換，也可以用外部觸發(fā)。
讀取寄存器（ADC_DR）中的結(jié)果，如果有必要，可進行數(shù)字濾波。
計算溫度值。
判斷測量溫度與設(shè)定值的大小關(guān)系。若測量值小于設(shè)定值，則小車正常運行且PE4輸出高電平，LCD顯示”zheng chang”；若測量值大于設(shè)定值，則只有PE3輸出低電平,LCD顯示”wen du gao !”。

3.2軟件設(shè)計流程圖

圖３.２設(shè)計流程圖

3.3主要代碼

第四章　調(diào)試與運行結(jié)果

經(jīng)過一次次的調(diào)試與改進，我們將程序編譯下載操作，最終結(jié)果如下顯示：

４.１串口顯示出當(dāng)前芯片的溫度為４０.７３

圖４.１　串口顯示圖

４．２當(dāng)我們設(shè)定溫度為５０時，這是我們的溫度是不超過我們設(shè)定的警戒值，所以LCD顯示“ｚｈａｎｇ　ｃｈａｎｇ”電機正常轉(zhuǎn)動。

圖４.２溫度未達到警戒值時狀態(tài)圖

４．３當(dāng)我們設(shè)定溫度為２０時，這是我們的溫度是超過我們設(shè)定的警戒值，所以LCD顯示“ｗｅｎ　ｄｕ　ｇａｏ　！”這時我們LED警示燈常亮，電機不轉(zhuǎn)。

圖４.３溫度達到警戒值時狀態(tài)圖

第五章　實驗總結(jié)

利用STM32單片機內(nèi)部溫度傳感器監(jiān)測溫度的程序運行結(jié)果如圖，實際從測量出來的溫度值超過正常值太多，找到以下原因：

1、ADC的參考電壓不穩(wěn)定，這是測控問題常見問題；

2、使能ADC前未做校準，校準可以防止內(nèi)部電容器的不一致性問題；

３、ADC采樣轉(zhuǎn)換過程中受到干擾

圖５.１　串口顯示圖

第六章心得體會

在本次ＡＲＭ課設(shè)—-基于ARM的溫度采集系統(tǒng)中學(xué)到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我們所學(xué)到的知識運用到實踐中去。在大學(xué)課堂的學(xué)習(xí)只是給我們灌輸專業(yè)知識，而我們應(yīng)把所學(xué)的知識應(yīng)用到我們現(xiàn)實的生活中去。通過此次設(shè)計，充分認識到動手實踐的重要性，在幾基本的實驗課以及本次課設(shè)中都會出現(xiàn)一些問題，而我們正是要發(fā)現(xiàn)這些問題，去解決他們。也同時讓我感受到ARM在生活中的作用以及一些應(yīng)用拓展。讓我學(xué)到很多，不僅僅來自課本中的知識。

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