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stm32---室内温湿度监控系统

时间：2019-03-20 11:45:11

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stm32---室内温湿度监控系统

项目处于开发阶段，尚未完成，仍在不断更新

一、系统功能要求

设备能够检测并显示环境温湿度值系统监控软件能够实时监控环境温湿度值系统监控软件能够设置设备温度值的上下阈值，设备能够发出声光报警，监控软件能够发出报警提示或者取消报警设备及监控软件能够查看对应设备的温度阈值信息设备能够显示时间

二、软硬件需求

三、软硬件精选

1、处理器：stm32 / CC2530（常用于做智能家具，支持 Z-Stack 协议栈<基于ZigBee实现的>），stm32W系列的芯片也支持 Z-Stack 协议栈。

我们选用 STM32F103VBT6

2、温湿度传感器：（1）Pt100 （热电偶），使用时需要进行校准，但是精度高。

（2）DS18B20，单总线的

（3）DHT11：温湿度传感器（精度低），学习过程中暂时选用 DHT11

3、存储单元：存储阈值，

外部存储单元：AT24C02，2K存储空间，（EEPROM）； Flash，128M。

内部存储单元：ROM（单片机内部的 Flash）。我们选用内部存储单元。

选用存储单元要考虑其寿命，存储单元的寿命与擦写次数有关（一般为10万次）

4、输出设备：（1）数码管：占用 16 个I/O口，显示的内容有限。

（2）LCD1602：占用 11 个I/O口（八根data线，三根电源线），两行，每行显示16个字符，不能显示汉字。

（3）TFT：多彩屏，可现实各种颜色的字以及汉字，有65536中颜色可选

有三种驱动方式：并口驱动，SPI驱动，FSMC驱动（刷屏频率更快）。

（4）LCD12864：每行显示128个字符，共64行（可显示汉字）。

（5）串口屏：串口驱动（三根线：Rx，Tx，GND），工作中使用最多。

5、通信协议：

6、传输介质：IIC、USB、SPI、SDIO 的传输近距离太近，不适合；

CAN 配置比较麻烦，但是更可靠更安全,多用于汽车以及军用；

无线，需要买一个无线模块，然后与 I/O 口连接，可以选用；

这里我们选用有线传输介质：485总线，232总线，先使用232总线，后期换为485总线。

7、输入设备：键盘、触摸屏

8、发声设备：蜂鸣器、喇叭

9、发光设备：LED

10、时钟电路：32内部的RTC

11、操作系统：uC/OS-II，创建多个任务（1、根据协议接收指令；2、指令响应；3、温湿度采样；4、输入的检测，切屏）

四、代码实现

1、由定时器控制串口接收一个字符串，并发送给上位机。

串口、定时器的配置函数略去，，

中断函数：

接收中断：接收数据，打开定时器；

定时器中断：关闭接收中断，关闭定时器，定时器计数值清零，打开发送中断；

发送中断：发送数据，发送完成后，打开接收中断，关闭发送中断。

unsigned char rsvbuff[100];unsigned char *rsvBufferPoint;unsigned intrsvbuffcnt;void USART1_IRQHandler(void) {if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_ORE) == SET){USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_ORE);USART_ReceiveData(USART1);}if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET){rsvbuff[rsvbuffcnt++] = USART_ReceiveData(USART1);USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_RXNE);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);rsvBufferPoint = rsvbuff;}if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TXE) == SET){if (rsvbuffcnt != 0){USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_TXE);USART_SendData(USART1, (char)*rsvBufferPoint);rsvBufferPoint++;rsvbuffcnt--;}else{while (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC) == SET) ; USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_TC);USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_TXE);USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);}}}void TIM2_IRQHandler(void){if (TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_IT_Update);USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, DISABLE);TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);TIM_SetCounter(TIM2, 0x0000);USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, ENABLE);}}

2、DHT11 采集温湿度，并显示在 LCD1602 上

配置好 LCD1602、DHT11：

LCD1602的配置：参考《LCD1602数据手册》的时序图，和《LCD1602液晶完整中文资料》的11条指令

void LCD_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);//LCD1602GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);while(LCD_ReadStatus() & 0x80){} LCD_WriteCmd(0x38); //??// LCD_WriteCmd(0x0F); //???,????,?????// LCD_WriteCmd(0x06); //??????,???????????// LCD_WriteCmd(0x14); LCD_WriteCmd(0x0C);LCD_WriteCmd(0x06);LCD_WriteCmd(0x02);delay(1000);LCD_WriteCmd(0x01); //??}void LCD_WriteCmd(unsigned char Cmd){GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_5); //RS = 0GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_6); //RW = 0//delay(10000);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7); //EN = 1GPIO_Write(GPIOC, (GPIO_ReadOutputData(GPIOC) & 0xFF00) | Cmd);delay(1000);//GPIOC->ODR = Cmd;GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7); //EN = 0}void LCD_WriteData(unsigned char Data){GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_5); //RS = 1GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_6); //RW = 0//GPIOC->ODR = Data;GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7); //EN = 1GPIO_Write(GPIOC, (GPIO_ReadOutputData(GPIOC) & 0xFF00) | Data);delay(1000);//GPIOC->ODR = Data;GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7); //EN = 0}unsigned char LCD_ReadStatus(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;unsigned char tmp = 0;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_5); //RS = 0GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_6); //RW = 1GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7); //EN = 0GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7); //EN = 1delay(1000);tmp = GPIO_ReadInputData(GPIOC) & 0x00FF;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);return tmp;}unsigned char LCD_ReadData(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;unsigned char tmp = 0;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_5); //RS = 1GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_6); //RW = 1GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7); //EN = 0GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7); //EN = 1delay(1000);tmp = GPIO_ReadInputData(GPIOC) & 0x00FF;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);return tmp;}void LCD_ShowString(unsigned char *str, unsigned char m, unsigned char n){if(m == 1){LCD_WriteCmd(0x80 + n); }if(m == 2){LCD_WriteCmd(0x80 + n + 0x40); }while(*str != '\0'){LCD_WriteData(*str);str++;}}

DHT11 的配置：参考《DHT11中文资料及C例程》时序图

*配置函数略去

void DHT11_Read_Data(){unsigned int i = 0;char humidity[9] = "humidity=";char temputure[10] = "temputure=";char check[] = "Device Not Available\n";char error_data[] = "Error Data\n";unsigned int Data_Buff[5];unsigned char rcvBuff[30];DHT11_Rst();if (DHT11_Check() == 0){while((!DHT11_DQ));while(DHT11_DQ); for (i = 0; i < 5; i++){Data_Buff[i] = DHT11_Read_Byte();}if ((Data_Buff[0]+Data_Buff[1]+Data_Buff[2]+Data_Buff[3]) == Data_Buff[4]){i = 0;sprintf(rcvBuff, "H: %d T: %d", Data_Buff[0], Data_Buff[2]);LCD_ShowString(rcvBuff, 1, 0);}else{i = 0;}}else {// Usart_Send_String(check,21);// LED2 = 0;}}

然后，在主函数调用这个函数即可显示。

sprintf(rcvBuff, “H: %d T: %d”, Data_Buff[0], Data_Buff[2]);

善于使用 sprintf 函数将别的类型转化

3、用芯片内部的RTC，将时间显示在LCD上

//设置初始时间

int main(){struct tm tm_ini;LCD_Init();DHT11_Init();tm_ini.tm_year = ;tm_ini.tm_mon = 3;tm_ini.tm_mday = 18;tm_ini.tm_hour = 15;tm_ini.tm_min = 34;tm_ini.tm_sec = 0;RTC_Config(); Time_SetCalendarTime(tm_ini);

void show_rtc_lcd(void){struct tm time_my;unsigned char rtc_ymd_buff[20]; unsigned char rtc_hms_buff[20];time_my = Time_GetCalendarTime();time_my.tm_mon += 1;sprintf(rtc_ymd_buff, "%04d-%02d-%02d.", time_my.tm_year, time_my.tm_mon, time_my.tm_mday);sprintf(rtc_hms_buff, "%02d:%02d:%02d.", time_my.tm_hour, time_my.tm_min, time_my.tm_sec);LCD_ShowString(rtc_ymd_buff, 2, 0);LCD_ShowString(rtc_hms_buff, 2, 11);}

4、使用EEPROM保存阈值，并可以读出显示在LCD上

void test(void){int i = 0;u8 read[20];int len;th_threvalue th;th_threvalue *thread;u8 *th_point = (u8*)&th;th.hum_threvalue = 50;th.temp_threvalue =50;IIC_Configuration();len = sizeof(th);for (i = 0; i < len; i++){IIC_Byte_Write(*th_point++, START_ADDR + i);SysTick_ms(100);}for (i = 0; i < len; i++){IIC_Byte_Read( &read[i], START_ADDR + i); }thread = (th_threvalue*)read;sprintf(read, "t:%d h:%d", thread->temp_threvalue, thread->hum_threvalue);LCD_ShowString(read, 2, 0);}

使用 char* 指向结构体，每次一个字节的读取结构体的内容。

5、通信协议

室内温湿度监控系统通信协议

 通信协议组成

帧头( SHE)+数据部分+校验和(1Byte)+帧尾( END)

说明：校验和为数据部分所有字节内容相加的结果，如果校验和的数值超过十六进制的 FF,也就是 255. 就要求其补码(取反加 1)作为校验和。

 数据部分格式

数据长度地址指令数据内容

1 Byte 1 Byte 1 Byte n Byte

 数据长度：数据长度 1 Byte+地址 1 Byte+指令 1 Byte+数据内容 n Byte

 地址：设备本地地址

 指令说明：