哈尔滨工业大学大一年度项目中期检查报告

编号：

哈尔滨工业大学 大一年度项目中期检查报告

项目名称： 基于STM32单片机的温度报警系统设计

项目负责人：雷江河 学号： 1140110126 联系电话： [1**********] 电子邮箱：院系及专业：电气工程及自动化学院 测控技术与仪器专业

指导教师：刘冰 职称：讲师 联系电话：0451-86413532 电子邮箱：[email protected]

院系及专业：自动化测试与控制研究所

哈尔滨工业大学基础学部制表

填表日期： 2015 年3 月24 日

一、项目团队成员（包括项目负责人、按顺序）

二、指导教师意见

三、项目专家组意见

四、项目研究中期报告（字数在2000字左右）

（一）立项背景（研究现状、趋势、研究意义等）

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。在生活和生产的各个领域中，从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是有控制要求的地方常常都会有单片机的身影出现。现在尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而没有实现的项目，因此，单片机的应用大有可以拓展的空间。用单片机进行产品设计有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等。但是单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上，更重要的意义还在于单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件方法来结合硬件来实现了。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统‘‘软化’’技术，称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念，是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。

目前，在各类单片机中，STM32系列单片机以其高性能、低成本、低功耗的的特点引起了众多科研工作者的兴趣。这是因为，与传统的51单片机相比，STM32单片机的性价比较高。与市面上最常见的51单片机相比，在价格方面，一般科技市场上51单片

机就大约5块钱左右，而STM32单片机大约是10元多一点；在性能方面， STM32是72M的主频，而51单片机是20M左右，更为重要的是，STM32单片机有非常丰富的外设资源，非常便于各种应用开发。因此，可以看到，STM32系列的单片机性价比较高。随着各应用领域的需求增加，传统的51单片机在速度、性能、外设接口方面已经不能很好的满足需求，而STM32凭借其强劲的主频，，丰富的外设资源就可以解决这个问题，进而使得产品周期生命得到延长。

为了深入的掌握STM32单片机的使用及开发方法，我们考虑将单片机应用在日常生活中常见的控制系统中。在本次项目学习中，我们选择了温度报警控制系统作为STM32单片机的一项应用实例，我们都知道，温度在工农业生产中有着重要的作用，掌握好温度的测量与报警，便能很好的提高工农业生产的效率，因此，该控制系统具有一定的现实应用意义！

（二）项目研究内容及实施方案 1、项目的研究内容 （1）STM32单片机原理学习

单片机就是一个电脑，只不过是微型的，麻雀虽小，五脏俱全：它内部也有和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，总线等，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可。单片机是靠程序运行的的，并且可以修改。通过不同的程序实

现不同的功能，单片机通过编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。

STM32系列处理器，是意法半导体ST公司生产的一种基于ARMv7架构的32位且支持实时仿真和跟踪的微控制器，嵌入式处理器不能独立工作，必须给它提供电源时钟以及复位电路。这些提供给嵌入式处理器运行所必需的条件电路与嵌入式处理器共同构成了这个嵌入式处理器的最小系统。

在本项目学习中，我们主要是通过使用开发板对STM32单片机进行学习，我们将首先了解开发板的使用方法，在此基础上，逐步熟悉STM32单片机的各种资源以及相应的开发方法。 （2）LED灯的显示原理学习

LED灯是报警的一种方法，因此我们要对LED灯进行了解及学习。LED（Light Emitting Diode），又称发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电信号转化为光信号。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。 （3）温度传感器的学习

温度传感器指能测量温度并温度值转换成可用输出电信号的

传感器，为了测量温度，我们将在了解温度传感器的工作原理的基础上，学习温度传感器的使用方法。 （4）C语言程序设计学习

随着单片机开发技术的不断发展，目前已有越来越多的人从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，其中主要是以C语言为主，市场上几种常见的单片机均有其C语言开发环境，所以我们要初步学习C语言知识，能利用C语言进行简单程序编写，并应用于STM32单片机。

（5）电路设计使用以及调试方法学习

在了解各元件工作原理后，基于开发板和面包板对应用电路进行搭建。在其基础上进行调试，以保证整个应用电路可以正确的运行。

2、原理图及实施方案

图1. 基于STM32单片机的温度报警控制系统原理框

该温度报警系统主要由温度测量单元、STM32单片机以及报

警单元组成。工作原理描述如下：

首先由温度测量单元上的温度传感器将所测量的温度值转化为电信号，然后将电信号发送给单片机，单片机在接收到电信号后进行温度值的解析与范围判断，在此基础上，按照程序中所设定的温度报警范围对报警单元进行控制，具体控制方案为：温度处于正常范围时，绿色LED灯亮；温度高于正常范围时，通过接口发出信号，控制报警模块进行灯光报警以及声音报警，声音报警用喇叭实现，灯光报警用红色LED灯实现；温度低于正常范围时，通过接口发出信号，控制报警模块进行灯光报警以及声音报警，声音报警用喇叭实现，灯光报警用黄色LED灯实现。

温度报警模块——外围电路图

（一） 项目实施的进展情况及初步取得的创新成果(包括遇到的困难、下一步工作计划等)  目前的进展情况：

1) 科创项目所需的STM32单片机、Jlink仿真器、温度传感器（ds18b20）、面包版等原件已经购买 2) 初步了解了单片机的基本知识

3) 学习并掌握了led发光二极管的发光原理 4) 学会了凤鸣器的使用、面包板的使用 5) 对C语言进行了初步的学习  成果：

1) 完成了外围电路的搭建 2) 学会初步使用单片机

3) 能够利用C语言进行一些简单算法，但不能够对单片机进行编 4) 脱离单片机的条件下，模拟单片机输出原理能够使报警模块正常工作  遇到的困难： 1) 2) 3) 4)

C语言的知识不足，对单片机编程目前还无法实现 对工程模板的建立不熟练 温度报警模块没有完成

温度传感器与单片机的交互原理不理解

 下一步计划与安排：

1) 学习用C语言对单片机进行编程 2) 学习ds18b20与单片机的交互原理

3) 完成温度报警系统所需模块的构建 4) 调试程序和完善各个模块 5) 撰写结题报告并对项目过程

（四）结题预期目标（结题验收时考核的依据） 1) 完成基于STM32单片机的温度报警系统设计 2) 进行基于STM32单片机的温度报警系统的现场演示 3) 完成结题报告，对本次项目学习中的技术问题进行总结

（五）经费使用情况