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单片机毕业设计 stm32智能温控风扇设计与实现 - 嵌入式物联网

时间：2021-04-23 14:27:47

文章目录

1 简介2 绪论2.1 课题背景 3 系统设计3.1 系统架构3.2 硬件部分3.2.1 DS18B20 简介3.2.2 LCD1602 液晶屏简介 3.3 软件部分3.3.1 整体软件流程3.3.2 初始化3.3.3 温度采集与显示 3.4 实现效果3.5 部分相关代码 4 最后

1 简介

Hi，大家好，学长今天向大家介绍一个单片机项目

基于stm32的智能温控风扇设计与实现

大家可用于课程设计或毕业设计

2 绪论

2.1 课题背景

随着科技的日新月异，智能家居逐渐走入普通家庭，风扇作为基本的家用电器也将成为智能家居的一部分。这里介绍的是以STM32单片机为控制单元并结合嵌入式技术设计的一款具有温控调速、液晶显示温度等信息的智能电风扇。经过前期设计、制作和最终的测试得出，该风扇电源稳定性好，操作方便，运行可靠，功能强大，价格低廉，节约能耗，能够满足用户多元化的需求。该风扇具有的人性化设计和低廉的价格很适合普通用户家庭使用。

3 系统设计

3.1 系统架构

设计采用STM32单片机做主控芯片，通过DS18B20采集温度，将温度显示在LCD1602上。根据温度的不同，利用STM32对风扇进行调速，总体硬件设计如下图所示

3.2 硬件部分

3.2.1 DS18B20 简介

DS18B20 是美国 DALLAS 半导体公司继 DS1820 之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现 9～12 位的数字值读数方式。

3.2.2 LCD1602 液晶屏简介

1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形

3.3 软件部分

3.3.1 整体软件流程

控制系统软件使用 C 语言编程。

使用模块化设计，除主程序外，还有各功能子程序，分别执行直流电机驱动调速及温度采集、显示等功能，编辑环境采用集成开发环环境 Keil。

程序总体运行流程图如下：

3.3.2 初始化

系统初始化包括 STM32 系统定时器初始化， GPIO 口初始化以及 LCD1602 初始化等。

3.3.3 温度采集与显示

DS18B20 温度传感器进行温度采集时，要依次进行初始化， ROM 操作指令，存储器操作指令，数据传输等操作

3.4 实现效果

3.5 部分相关代码

1.主函数#include "stm32f10x.h"#include "bsp_SysTick.h"#include <LCD1602.h>#include "bsp_ds18b20.h"int main(){int PWM,low,zhouqi;float wendu;int wendu1;zhouqi=500;low=zhouqi-PWM;SysTick_Init();init1602();lcdpos(1,0);writestring("TEM: 00.0");GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);while( DS18B20_Init()) {lcdpos(0,0);writestring(" no ds18b20 exit");}lcdpos(0,0);writestring("ds18b20 exit");for(;;){DS18B20_Get_Temp(wendu);if (wendu<0){lcdpos(1,4);writestring("-");}wendu1=wendu*100;lcdpos(1,5);write_dat(wendu1/10000+0x30);lcdpos(1,6);write_dat(wendu1%10000/1000+0x30);lcdpos(1,7);write_dat(wendu1%1000/100+0x30);lcdpos(1,9);write_dat(wendu1%100/10+0x30);lcdpos(1,10);write_dat(wendu1%10+0x30);Delay_ms(2000);if(wendu1>30){low=500;GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);Delay_ms(PWM);} if(wendu1<15){low=0;GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);Delay_ms(PWM);}if(wendu1>=15&wendu1<20){low=100;GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);Delay_ms(PWM);GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);Delay_ms(low);} if(wendu1>=20&wendu1<25){low=200;GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);Delay_ms(PWM);GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);Delay_ms(low);}if(wendu1>=25&wendu1<30){low=300;GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);Delay_ms(PWM);GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);Delay_ms(low);}}}2.DS18B20 子程序#include "bsp_ds18b20.h"/** 函数名： DS18B20_GPIO_Config* 描述：配置 DS18B20 用到的 I/O 口* 输入：无* 输出：无*/static void DS18B20_GPIO_Config(void){/*定义一个 GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/*开启 DS18B20_PORT 的外设时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(DS18B20_CLK, ENABLE);/*选择要控制的 DS18B20_PORT 引脚*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_PIN;/*设置引脚模式为通用推挽输出*/GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;/*设置引脚速率为 50MHz */GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;/*调用库函数，初始化 DS18B20_PORT*/GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);}/** 函数名： DS18B20_Mode_IPU* 描述：使 DS18B20-DATA 引脚变为输入模式* 输入：无* 输出：无*/static void DS18B20_Mode_IPU(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/*选择要控制的 DS18B20_PORT 引脚*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_PIN;/*设置引脚模式为浮空输入模式*/GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;/*调用库函数，初始化 DS18B20_PORT*/GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStructure);}/** 函数名： DS18B20_Mode_Out_PP* 描述：使 DS18B20-DATA 引脚变为输出模式* 输入：无* 输出：无*/static void DS18B20_Mode_Out_PP(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/*选择要控制的 DS18B20_PORT 引脚*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_PIN;/*设置引脚模式为通用推挽输出*/GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;/*设置引脚速率为 50MHz */GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;/*调用库函数，初始化 DS18B20_PORT*/GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStructure);}/**主机给从机发送复位脉冲*/static void DS18B20_Rst(void){/* 主机设置为推挽输出 */DS18B20_Mode_Out_PP();DS18B20_DATA_OUT(LOW);/* 主机至少产生 480us 的低电平复位信号 */Delay_us(750);/* 主机在产生复位信号后，需将总线拉高 */DS18B20_DATA_OUT(HIGH);Delay_us(15);}/** 检测从机给主机返回的存在脉冲* 0：成功* 1：失败*/static uint8_t DS18B20_Presence(void){uint8_t pulse_time = 0;/* 主机设置为上拉输入 */DS18B20_Mode_IPU();while( DS18B20_DATA_IN() && pulse_time<100 ){pulse_time++;Delay_us(1);} / * 经过 100us 后，存在脉冲都还没有到来*/if( pulse_time >=100 )return 1;elsepulse_time = 0;/* 存在脉冲到来，且存在的时间不能超过 240us */while( !DS18B20_DATA_IN() && pulse_time<240 ){pulse_time++;Delay_us(1);} if( pulse_time >=240 )return 1;elsereturn 0;}/** 从 DS18B20 读取一个 bit*/static uint8_t DS18B20_Read_Bit(void){uint8_t dat; /* 读 0 和读 1 的时间至少要大于 60us */DS18B20_Mode_Out_PP();/* 读时间的起始：必须由主机产生 >1us <15us 的低电平信号 */DS18B20_DATA_OUT(LOW);Delay_us(10);/ * 设置成输入，释放总线，由外部上拉电阻将总线拉高 */DS18B20_Mode_IPU();//Delay_us(2);if( DS18B20_DATA_IN() == SET )dat = 1;elsedat = 0;/* 这个延时参数请参考时序图 */Delay_us(45);return dat;}/** 从 DS18B20 读一个字节，低位先行*/uint8_t DS18B20_Read_Byte(void){uint8_t i, j, dat = 0;for(i=0; i<8; i++){j = DS18B20_Read_Bit();dat = (dat) | (j<<i);}return dat;}/** 写一个字节到 DS18B20，低位先行*/void DS18B20_Write_Byte(uint8_t dat){uint8_t i, testb;DS18B20_Mode_Out_PP();for( i=0; i<8; i++ ){testb = dat&0x01;dat = dat>>1; /* 写 0 和写 1 的时间至少要大于 60us */if (testb){DS18B20_DATA_OUT(LOW);/* 1us < 这个延时 < 15us */Delay_us(8);DS18B20_DATA_OUT(HIGH);Delay_us(58);} else{DS18B20_DATA_OUT(LOW);/* 60us < Tx 0 < 120us */Delay_us(70);DS18B20_DATA_OUT(HIGH); /* 1us < Trec(恢复时间) < 无穷大*/Delay_us(2);}}}void DS18B20_Start(void){DS18B20_Rst(); DS18B20_Presence();DS18B20_Write_Byte(0XCC); /* 跳过 ROM */DS18B20_Write_Byte(0X44); /* 开始转换 */}uint8_t DS18B20_Init(void){DS18B20_GPIO_Config();DS18B20_Rst();return DS18B20_Presence();}float DS18B20_Get_Temp(float f_tem){uint8_t tpmsb, tplsb;short s_tem;DS18B20_Rst(); DS18B20_Presence();DS18B20_Write_Byte(0XCC); /* 跳过 ROM */DS18B20_Write_Byte(0X44); /* 开始转换 */DS18B20_Rst();DS18B20_Presence();DS18B20_Write_Byte(0XCC); /* 跳过 ROM */DS18B20_Write_Byte(0XBE); /* 读温度值 */tplsb = DS18B20_Read_Byte(); tpmsb = DS18B20_Read_Byte();s_tem = tpmsb<<8;s_tem = s_tem | tplsb;I f( s_tem < 0 ) /* 负温度 */f_tem = (~s_tem+1) * 0.0625;elsef_tem = s_tem * 0.0625;return f_tem;}