嵌入式温度监测与报警系统设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)

嵌入式温度监测与报警系统设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

56 KB 的 Flash，最多 20 KB SRAM，以 CPU时钟速度存取（读 /写），零等待状态；工作温度范围： 4085℃ ； 4 件选择可变静态存储控制器，支持 Flash， SRAM， PSRAM，NOR 和 NAND 存储器； LCD 并行接口，支持英特尔 8080 和摩托罗拉 6800 模式；支持三种低功耗模式：睡眠模式，停止模式，待机模式。 多达 11 个定时器，四个 16 位定时器， 2 个 16 位的电机控制 PWM 定时器， 2 个看门狗定时器（两个独立窗口型）；系统时间定时器， 24 位的递减计数器，两个用来驱动 DAC 的 16 位基本定时器。 STM32F103RCT6 引脚排列如图 所示。 BOOT060NRST7PD0OSC_IN5PD16PA0WKUP14PA115PA216PA317PA420PA521PA622PA723PA841PA942PA1043PA1144PA1245PA1346PA1449PA1550PB026PB127PB228PB355PB456PB557PB658PB759PB861PB962PB1029PB1130PB1233PB1334PB1435PB1536PC08PC19PC210PC311PC424PC525PC637PC738PC839PC940PC1051PC1152PC1253PC13TAMPERRTC2PC14OSC32_IN3PC15OSC32_OUT4PD254U1ASTM32F103RCT6VBAT1VDD_132VDD_248VDD_364VDD_419VDDA13VSS_131VSS_247VSS_363VSS_418VSSA12U1BSTM32F103RCT6 图 STM32F103RCT6 A 部分与 B 部分封装引脚图 DS18B20 介绍 DS18B20 的核心功能是它的直接读取数字的温度传感器检测的值存储到温度寄存器中，温度寄存器格式如表 所示。 温度传感器的精度为用户可编程的 9， 10， 11 或12 位，每一位对应的的精度分别是 ℃ ， ℃ ， ℃ 和 ℃。 在上电状态下默认的精度为 12 位。 DS18B20 引脚功能如表 所示。 表 已经给出了引脚说明。 湖南理工学院毕业设计 (论文 ) 7 表 DS18B20 引脚说明 T09 封装 符号 说明 1 GND 接地 2 DQ 数据输入 /输出引脚。 对于单线操作： 漏极开路。 当工作在寄生电源模式时 用来提供电源 3 VDD 可选的 VDD 引脚。 工作与寄生电源模 式时 VDD 必须接地。 TFTLCD 介绍 TFTLCD 模块自带一个触摸检测芯片和一个显示驱动芯片，引脚排列图如图 所示。 开发板模块的触摸屏触摸检测控制芯片为 XPT2046。 XPT2046 是一款 4 导线制触摸屏控制器，内含 12 位分辨率 125KHz 转换速率 逐次逼近型 A/D 转换器。 XPT2046 支持从 的低电压 I/O 接口。 XPT2046 通过连续执行两次 A/D 转换，一次 X 方向一次 Y 方向触摸检测查出被按的屏幕坐标值。 LCD_CS1RS2WR/CLK3RD4RST5DB16DB27DB38DB49DB510DB611DB712DB813DB1014DB1115DB1216DB1317DB1418DB1519DB1620DB1721GND22BL232425GND26GND27BL_VDD28MISO29MOSI30T_PEN31MO32T_CS33CLK34TFTLCDTFT_LCD 图 TFT_LCD 引脚图 ILI9341 液晶控制器自带显存，其显存总大小为 172800（ 240*320*18/8），即 18 位模式（ 26 万色）下的显存量。 在 16 位模式下， ILI9341 采用 RGB565 格式存储颜色数据，此时 ILI9341 的 18 位数据线与 MCU 的 16 位数据线以及 LCD GRAM 的对应关系如表 所示。 湖南理工学院毕业设计 (论文 ) 8 表 16位数据与显存对应关系表 9341 总线 D17 D16 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 MCU数据 D15 D14 D13 D12 D11 N C D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 NC LCD GRAM R4 R3 R2 R1 R0 NC G5 G4 G3 G2 G1 G0 B4 B3 B2 B1 B0 NC 蜂鸣器介绍 蜂鸣器俗称喇叭，是广泛应用于各种电子 产品的一种元器件，它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。 蜂鸣器与家用电器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作电流比较大，电路上的 TTL 电平基本上驱动不了蜂鸣器，需要增加一个电流放大的电路才可以，这一点与家用电器中的功放有相似之处。 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 此次设计使用的蜂鸣器是电磁式的有源蜂鸣器，这里的有源不是指电源的 源 ，而是指有没有自带震荡电路，有源蜂鸣器自带了震荡电路，一通电就会发声 ； 无源蜂鸣器则没有自带震荡电路，必须外部提供 2~5Khz 左右的方波驱动，才能发声。 湖南理工学院毕业设计 (论文 ) 9 第 3 章 温度监测与报警系统硬件设计 硬件接口框图 整个系统硬件接口图如图 所示。 STM32F103RCT6 的 PC6 与 LCD 的读数据线相连， PC7 与 LCD 写数据线相连， PC8 与 LCD 数据与命令控制位相连， PC9 与 LCD 片选信号相连， 16 位 PB 口与 LCD 双向数据接口相连。 控制器 PA2 接口驱动蜂鸣器， PA0接口与温度传感器芯片 DQ 口相连。 JTAG 接口引出作为程序下载和调试接口。 图 系统硬件接口 MCU 设计 控制器原理图如图 所示。 PA0 连接 DS18B20 的单信号线上，由 PA0 模拟产生DS18B20 的复位脉冲、应答脉冲、写时序以及读时序。 PA2 与蜂鸣器相连，由于蜂鸣器是有源蜂鸣器，自带震荡电路。 所以 PA2 并不需要再产生一个周期脉冲来驱动蜂鸣器，只需要输出高电平将打开蜂鸣器否则关闭。 Y1 是一个 的晶振，给 RTC（实时时钟）提供精确定时。 STM32 的实时时钟（ RTC）是一个独立的定时器。 STM32 的RTC 模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功 能。 修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。 Y2 是一个 8MHZ 晶振， 经过芯片内部 PLL 后输出系统时钟达到 72M 最大频率。 PB 口和 PC6PC10 用作集成显示触摸屏的控制口。 PB 接口 PC 接口 JTAG接口 PA0 接口 PA2 接口 控制器 JTAG 插 座 LCD 8080 接口 温度传感器 DQ 蜂鸣器 湖南理工学院毕业设计 (论文 ) 10 22C14Cap22C15Cap12Y28M12Y11MR28Res2BOOT060NRST7PD0OSC_IN5PD16PA0WKUP14PA115PA216PA317PA420PA521PA622PA723PA841PA942PA1043PA1144PA1245PA1346PA1449PA1550PB026PB127PB228PB355PB456PB557PB658PB759PB861PB962PB1029PB1130PB1233PB1334PB1435PB1536PC08PC19PC210PC311PC424PC525PC637PC738PC839PC940PC1051PC1152PC1253PC13TAMPERRTC2PC14OSC32_IN3PC15OSC32_OUT4PD254U1ASTM32F103RCT6GND22C4Cap22C3CapGNDRESETPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PA8PA9PA10PA11PA12PA13PA14PA15JTCKJTDIPC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7PC8PC9PC10PC11PC12PC13LCDRDLCDWRLCDRSLCDCSLCDBLBOOT0LCDD0LCD_D1LCD_D2PB3PB4PB5PB6PB7PB8PB9PB10PB11PB12PB13PB14PB15BOOT1LCD_D3LCD_D4LCD_D5LCD_D6LCD_D7LCD_D8LCD_D9LCD_D10LCD_D11LCD_D12LCD_D13LCD_D14LCD_D15JTRSTJTDOJTMS18B20 DQBEEP 图 mcu 原理图 JTAG 设计 JTAG 因为只有一条数据线，通信协议有必要像其他串行设备接口，如 SPI 一样为串行传输。 时钟由 TCK 引脚输入。 配置是通过 TMS 引脚采用一次操作一位来实现的。 通过 TMS 引脚的数据在 TCK 时钟控制下 TDI 和 TDO 引脚分别输入或者输出数据。 可以通过使用不同同的命令模式来读取芯片的序列 号，对输入引脚的采样，驱动（或悬空）输出引脚，或者将 TDI 与 TDO 连通以在逻辑上短接多个芯片的链路。 TCK 的时钟频率随芯片的不同而不同，但是其通常频率范围为 10100MHz。 当在集成电路中进行边界扫描时，被处理的信号是在同一块 IC 的不同功能模块间的，而不是不同 IC 之间的。 TRST引脚是一个可选则性的，相对于待测电平低电平有效的复位开关。 如果该引脚没有定义，则待测逻辑被同步时钟输入复位指令复位。 JTAG 引脚如表 所示。 表 JTAG 接口 说明 引脚 端口名 功能 1 TDI 测试数据输入 2 TDO 测试数据输出 3 TCK 测试时钟 4 TMS 测试模式选择 5 TRST 测试复位 湖南理工学院毕业设计 (论文 ) 11 JTAG 原理图如图 所示。 VDD1VDD2TRST3GND4TDI5GND6TMS/SWDIO7GND8TCK/SWCLK9GND10NC11GND12TDO/SWO13GND14RESET15GND16NC17GND18NC19GND20JTAG1JTAGGNDC12104R6 R7 R8 R10R9GNDJTRSTJTDIJTMSJTCKJTDORESETU3 图 JTAG 原理图 TFTLCD 电路设计 本设计中我采用开发板附带的 TFTLCD 显示屏，该模块电路图如图 所示。 它内部有 ILI9325 控制器来驱动 TFT， TFT 采用四线制电阻屏，显示分辨率为 320240，接口为 16 位的 80 并口，刷屏速度快，自带触摸屏功能，可以省去部。