標(biāo)題:
STM32+mlx90614的非接觸測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 有注釋
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zx0922
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2021-6-27 20:28
標(biāo)題:
STM32+mlx90614的非接觸測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 有注釋
剛學(xué)32時(shí)做的
1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
整體程序以主程序?yàn)榛A(chǔ)框架,另加按鍵事件處理、紅外測(cè)溫、屏幕顯示三個(gè)主要子程序。其中,①主程序:首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化,接著就是持續(xù)掃描按鍵,等待用戶的指令在執(zhí)行對(duì)應(yīng)的子程序,之后更新OLED的顯示信息;②按鍵事件處理程序:判斷用戶按下的功能,接著再跳轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)子程序;③紅外測(cè)溫的溫度數(shù)據(jù)讀取程序:先是初始化函數(shù)內(nèi)部參數(shù),接著產(chǎn)生停止位,用于判斷是否可繼續(xù)讀取,接著發(fā)送起始位,然后發(fā)送從機(jī)地址和讀取指令,如果一切正常就從發(fā)起始位,開始讀取低8位和高8位數(shù)據(jù),再讀取校驗(yàn)位,發(fā)送停止位表示讀取完成,最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn),數(shù)據(jù)正確就送回?cái)?shù)據(jù),否則重新讀取;④屏幕顯示 是先預(yù)先設(shè)置好了 不同數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的不同顯示狀態(tài) 然后根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)調(diào)用相應(yīng)的顯示。另外還有其他參數(shù)設(shè)置、開關(guān)控制等子程序,這里不再詳解。
1.2.1 系統(tǒng)硬件功能
數(shù)據(jù)采集區(qū)由
GY-906紅外溫度傳感器負(fù)責(zé)采集人體溫度
GY-906模塊是一組通用的紅外測(cè)溫模塊。 在出廠前該模塊已進(jìn)行校驗(yàn)及線
性化,具有非接觸、體積小、精度高,成本低等優(yōu)點(diǎn)。被測(cè)目標(biāo)溫度和環(huán)境溫度能通過單通道輸出,并有兩種輸出接口,適合于汽車空調(diào)、室內(nèi)暖氣、家用電器、手持設(shè)備
DS18B20負(fù)責(zé)采集環(huán)境溫度用于作為溫度補(bǔ)償DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器,其輸出的是數(shù)字信號(hào),具有體積小,硬件開銷低,抗干擾能力強(qiáng),精度高的特點(diǎn)。 [1] DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便,封裝成后可應(yīng)用于多種場合,如管道式,螺紋式,磁鐵吸附式,不銹鋼封裝式,型號(hào)多種多樣,有LTM8877,LTM8874等等。
控制模塊
核心控制器采用基于ARM Cortex-M3的32位微控制器STM32F103C8T6,其最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、晶振電路、BOOT電路、電源電路,工作需要電壓2V~3.6V,工作溫度為-40℃~85℃[9]。
STM32可以理想地應(yīng)用于一些需要低功耗而功能強(qiáng)大的微控制器的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,或者很多通用的可系統(tǒng)升級(jí)的方案中,其應(yīng)用廣泛,如工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域、建筑和安防應(yīng)用、低功耗應(yīng)用、家電應(yīng)用等[10]。
單片機(jī)源程序如下:
#include "mlx90614.h"
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名: MLX90614MLX90614 發(fā)起始位 SMBus_StartBit
* 功能 : MLX90614 發(fā)起始位 產(chǎn)生起始位
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void SMBus_StartBit(void)
{
SMBUS_SDA_H(); // Set SDA line
SMBus_Delay(5); // Wait a few microseconds
SMBUS_SCK_H(); // Set SCL line
SMBus_Delay(5); // Generate bus free time between Stop
SMBUS_SDA_L(); // Clear SDA line
SMBus_Delay(5); // Hold time after (Repeated) Start
// Condition. After this period, the first clock is generated.
//(Thd:sta=4.0us min)在SCK=1時(shí),檢測(cè)到SDA由1到0表示通信開始(下降沿)
SMBUS_SCK_L(); // Clear SCL line
SMBus_Delay(5); // Wait a few microseconds
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名: SMBus_StopBit
* 功能: MLX90614 發(fā)停止位 STOP condition on SMBus
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void SMBus_StopBit(void)
{
SMBUS_SCK_L(); // Clear SCL line
SMBus_Delay(5); // Wait a few microseconds
SMBUS_SDA_L(); // Clear SDA line
SMBus_Delay(5); // Wait a few microseconds
SMBUS_SCK_H(); // Set SCL line
SMBus_Delay(5); // Stop condition setup time(Tsu:sto=4.0us min)
SMBUS_SDA_H(); // Set SDA line
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名: SMBus_SendByte
* 功能: MLX90614 發(fā)送一個(gè)字節(jié) Send a byte on SMBus
* Input : Tx_buffer
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
u8 SMBus_SendByte(u8 Tx_buffer)
{
u8 Bit_counter;
u8 Ack_bit;
u8 bit_out;
for(Bit_counter=8; Bit_counter; Bit_counter--)
{
if (Tx_buffer&0x80)//如果最高位為1
{
bit_out=1; // 把最高位置1
}
else //如果最高位為0
{
bit_out=0; // 把最高位置0
}
SMBus_SendBit(bit_out); // 把最高位發(fā)送出去
Tx_buffer<<=1;// 左移一位把最高位移出去等待下一個(gè)最高位,循環(huán)8次,每次都發(fā)最高位,就可把一個(gè)字節(jié)發(fā)出去了
}
Ack_bit=SMBus_ReceiveBit();
return Ack_bit;
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名: SMBus_SendBit
* 功能: MLX90614 發(fā)送一個(gè)位 Send a bit on SMBus 82.5kHz
* Input : bit_out
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void SMBus_SendBit(u8 bit_out)
{
if(bit_out==0)
{
SMBUS_SDA_L();
}
else
{
SMBUS_SDA_H();
}
SMBus_Delay(2); // Tsu:dat = 250ns minimum
SMBUS_SCK_H(); // Set SCL line
SMBus_Delay(6); // High Level of Clock Pulse
SMBUS_SCK_L(); // Clear SCL line
SMBus_Delay(3); // Low Level of Clock Pulse
// SMBUS_SDA_H(); // Master release SDA line ,
return;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : SMBus_ReceiveBit
* Description : 在SMBus上接收一點(diǎn)
* Input : None
* Output : None
* Return : Ack_bit
*******************************************************************************/
u8 SMBus_ReceiveBit(void)
{
u8 Ack_bit;
SMBUS_SDA_H(); //引腳靠外部電阻上拉,當(dāng)作輸入
SMBus_Delay(2); // High Level of Clock Pulse
SMBUS_SCK_H(); // Set SCL line
SMBus_Delay(5); // High Level of Clock Pulse
if (SMBUS_SDA_PIN())
{
Ack_bit=1;
}
else
{
Ack_bit=0;
}
SMBUS_SCK_L(); // Clear SCL line
SMBus_Delay(3); // Low Level of Clock Pulse
return Ack_bit;
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名: SMBus_ReceiveByte
* 功能: Receive a byte on SMBus 從SMBus中接受一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)
* Input : ack_nack
* Output : None
* Return : RX_buffer
*******************************************************************************/
u8 SMBus_ReceiveByte(u8 ack_nack)
{
u8 RX_buffer;
u8 Bit_Counter;
for(Bit_Counter=8; Bit_Counter; Bit_Counter--)
{
if(SMBus_ReceiveBit())// Get a bit from the SDA line
{
RX_buffer <<= 1;// If the bit is HIGH save 1 in RX_buffer
RX_buffer |=0x01;//如果Ack_bit=1,把收到應(yīng)答信號(hào)1與0000 0001 進(jìn)行或運(yùn)算,確保為1
}
else
{
RX_buffer <<= 1;// If the bit is LOW save 0 in RX_buffer
RX_buffer &=0xfe;//如果Ack_bit=1,把收到應(yīng)答信號(hào)0與1111 1110 進(jìn)行與運(yùn)算,確保為0
}
}
SMBus_SendBit(ack_nack);// Sends acknowledgment bit 把應(yīng)答信號(hào)發(fā)出去,如果1,就進(jìn)行下一次通信,如果為0、,就拜拜了
return RX_buffer;
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名: SMBus_Delay
* 功能: 延時(shí) 一次循環(huán)約1us
* Input : time
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void SMBus_Delay(u16 time)
{
u16 i, j;
for (i=0; i<4; i++)
{
for (j=0; j<time; j++);
}
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名: SMBus_Init
* 功能: SMBus初始化
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void SMBus_Init()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/* Enable SMBUS_PORT clocks */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SMBUS_PORT, ENABLE);
/*配置SMBUS_SCK、SMBUS_SDA為集電極開漏輸出*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SMBUS_SCK | SMBUS_SDA;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(SMBUS_PORT, &GPIO_InitStructure);
SMBUS_SCK_H();
SMBUS_SDA_H();
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名: SMBus_ReadMemory
* 功能: READ DATA FROM RAM/EEPROM 從RAM和EEPROM中讀取數(shù)據(jù)
* Input : slaveAddress, command
* Return : Data
* SMBus_ReadMemory(0x00, 0x07) 0x00 表示IIC設(shè)備的從地址 從0x07這個(gè)寄存器開始讀取
*******************************************************************************/
u16 SMBus_ReadMemory(u8 slaveAddress, u8 command)
{
u16 data; // Data storage (DataH:DataL)
u8 Pec; // PEC byte storage
u8 DataL=0; // Low data byte storage
u8 DataH=0; // High data byte storage
u8 arr[6]; // Buffer for the sent bytes
u8 PecReg; // Calculated PEC byte storage
u8 ErrorCounter; // Defines the number of the attempts for communication with MLX90614
ErrorCounter=0x00; // Initialising of ErrorCounter
slaveAddress <<= 1; //2-7位表示從機(jī)地址 從機(jī)地址左移一位,把讀寫位空出來
do
{
repeat:
SMBus_StopBit(); //If slave send NACK stop comunication
--ErrorCounter; //Pre-decrement ErrorCounter
if(!ErrorCounter) //ErrorCounter=0?
{
break; //Yes,go out from do-while{}
}
SMBus_StartBit(); //Start condition
if(SMBus_SendByte(slaveAddress))//Send SlaveAddress 最低位Wr=0表示接下來寫命令
{
goto repeat; //Repeat comunication again
}
if(SMBus_SendByte(command)) //Send command
{
goto repeat; //Repeat comunication again
}
SMBus_StartBit(); //Repeated Start condition
if(SMBus_SendByte(slaveAddress+1)) //Send SlaveAddress 最低位Rd=1表示接下來讀數(shù)據(jù)
{
goto repeat; //Repeat comunication again
}
DataL = SMBus_ReceiveByte(ACK); //讀取低數(shù)據(jù),主機(jī)必須發(fā)送ACK
DataH = SMBus_ReceiveByte(ACK); //讀取高數(shù)據(jù),主機(jī)必須發(fā)送ACK
Pec = SMBus_ReceiveByte(NACK); //讀取PEC字節(jié),主機(jī)必須發(fā)送NACK
SMBus_StopBit(); //停止條件
arr[5] = slaveAddress; //
arr[4] = command; //
arr[3] = slaveAddress+1; //加載陣列陣列
arr[2] = DataL; //
arr[1] = DataH; //
arr[0] = 0; //
PecReg=PEC_Calculation(arr);//Calculate CRC 數(shù)據(jù)校驗(yàn)
}
while(PecReg != Pec);//如果接收到的CRC與計(jì)算的CRC相等,則從do-while{}退出
data = (DataH<<8) | DataL; //data=DataH:DataL
return data;
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名: PEC_calculation
* 功能 : 數(shù)據(jù)校驗(yàn)
* Input : pec[]
* Output : None
* Return : pec[0]-this byte contains calculated crc value
*******************************************************************************/
u8 PEC_Calculation(u8 pec[])
{
u8 crc[6];//存放多項(xiàng)式
u8 BitPosition=47;//存放所有數(shù)據(jù)最高位,6*8=48 最高位就是47位
u8 shift;
u8 i;
u8 j;
u8 temp;
do
{
/*Load pattern value 0x00 00 00 00 01 07*/
crc[5]=0;
crc[4]=0;
crc[3]=0;
crc[2]=0;
crc[1]=0x01;
crc[0]=0x07;
/*Set maximum bit position at 47 ( six bytes byte5...byte0,MSbit=47)*/
BitPosition=47;
/*Set shift position at 0*/
shift=0;
/*Find first "1" in the transmited message beginning from the MSByte byte5*/
i=5;
j=0;
復(fù)制代碼
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include "beep.h"
#include "mlx90614.h"
#include "oled.h"
#include "bmp.h"
#include "sys.h"
#include "DS18B20.h"
/********
蜂鳴器 PB5
*****************屏幕 ***************
GND 電源地
// VCC 接5V或3.3v電源
// SCL 接PA5(SCL)
// SDA 接PA7(SDA)
************************************
****************紅外測(cè)溫***********
VIN 接5V或3.3v電源
GND 電源地
SCL PB6
SDA PB7
*****************
ds18b20
PB9
********/
vu8 key=0;
float Temp,temperature,hxwd;
char yy[100]="36.5";
int i,hh=00,zz=0,tt=0,ff=0;
int XS(void)
{ u8 t;
delay_init(); //延時(shí)函數(shù)初始化
OLED_Init(); //初始化OLED
OLED_Clear() ;
t=' ';
OLED_ShowCHinese(0,0,0);//非
OLED_ShowCHinese(18,0,1);//接
OLED_ShowCHinese(36,0,2);//觸
OLED_ShowCHinese(54,0,3);//式
OLED_ShowCHinese(72,0,4);//測(cè)
OLED_ShowCHinese(90,0,5);//溫
OLED_ShowCHinese(108,0,6);//儀
OLED_ShowCHinese(108,3,7);//℃
OLED_ShowCHinese(0,3,8);//當(dāng)
OLED_ShowCHinese(18,3,9);//前
OLED_ShowCHinese(36,3,10);//溫
OLED_ShowCHinese(54,3,11);//度
//OLED_ShowString(72,3,yy,16);
OLED_ShowNum(72,3,hh,2,16);
OLED_ShowChar(90,3,'.',16);
OLED_ShowNum(95,3,zz,1,16);
}
int clcw(void)
{
delay_init(); //延時(shí)函數(shù)初始化
OLED_Init(); //初始化OLED
OLED_Clear() ; //清屏
OLED_ShowCHinese(0,3,12);//測(cè)
OLED_ShowCHinese(18,3,13);//量
OLED_ShowCHinese(36,3,14);//錯(cuò)
OLED_ShowCHinese(54,3,15);//誤
OLED_ShowNum(72,3,hh,2,16);
OLED_ShowChar(90,3,'.',16);
OLED_ShowNum(95,3,zz,1,16);
}
int cwz(void)
{
delay_init(); //延時(shí)函數(shù)初始化
OLED_Init(); //初始化OLED
OLED_Clear() ; //清屏
OLED_ShowCHinese(0,3,12);//測(cè)
OLED_ShowCHinese(18,3,5);//溫
OLED_ShowCHinese(36,3,18);//開
OLED_ShowCHinese(54,3,19);//始
}
int hjwd()
{
if(!DS18B20_Is_Exist())
{
printf("未檢測(cè)到DS18B20溫度傳感器...\n");
delay_ms(500);
}
else
{
printf("檢測(cè)到DS18B20溫度傳感器\n獲取數(shù)據(jù)中...\n");
temperature=DS18B20_Get_wd();
printf("當(dāng)前環(huán)境溫度:%0.4lf ℃\n\n",temperature);
}
}
int XSHJ(void)
{ u8 t;
delay_init(); //延時(shí)函數(shù)初始化
OLED_Init(); //初始化OLED
OLED_Clear() ;
t=' ';
OLED_ShowCHinese(0,0,0);//非
OLED_ShowCHinese(18,0,1);//接
OLED_ShowCHinese(36,0,2);//觸
OLED_ShowCHinese(54,0,3);//式
OLED_ShowCHinese(72,0,4);//測(cè)
OLED_ShowCHinese(90,0,5);//溫
OLED_ShowCHinese(108,0,6);//儀
OLED_ShowCHinese(108,3,7);//℃
OLED_ShowCHinese(0,3,16);//環(huán)
OLED_ShowCHinese(18,3,17);//境
OLED_ShowCHinese(36,3,10);//溫
OLED_ShowCHinese(54,3,11);//度
//OLED_ShowString(72,3,yy,16);
OLED_ShowNum(72,3,ff,2,16);
OLED_ShowChar(90,3,'.',16);
OLED_ShowNum(95,3,tt,1,16);
}
int main(void)
{
uint8_t i,j,p;
int kk=0,k=0,yy=0,wd=0;
float Temperature = 0; //溫度數(shù)據(jù)變量(浮點(diǎn)型)
float jg[10];//存放測(cè)得結(jié)果
char TempValue[80] = {0}; //溫度值(字符串)
KEY_Init();//按鍵初始化
led_init();//led燈初始化
delay_init();//延時(shí)初始化
uart_init(9600);//串口初始化
SMBus_Init();//SMBus初始化(測(cè)溫計(jì))
BEEP_Init();//蜂鳴器初始化
hjwd();//檢測(cè)環(huán)境溫度
ff=(temperature*1000);
tt=ff%1000;//取環(huán)境溫度小數(shù)部分
ff/=1000;//取環(huán)境溫度整數(shù)部分
if((tt%10)>=5)//小數(shù)點(diǎn)后2位四舍五入
tt+=10;
tt/=10;
XSHJ(); //顯示環(huán)境溫度
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);//判斷按鈕是否按下
if(key){
hjwd();//檢測(cè)環(huán)境溫度
Temperature = 0; //紅外測(cè)溫值初始化
k++;
kk++;
printf("按的kk=%d\n",kk);
printf("按鈕按下后的k=%d\n",k);
cwz();//屏幕顯示測(cè)溫開始
/*
多次測(cè)量取平均值
*/
for(yy=0;yy<10;yy++)
{
PBout(5)=1;//啟動(dòng)蜂鳴器
jg[yy]= SMBus_ReadTemp(); //計(jì)算并返回溫度值
Temperature+=jg[yy];//將每次的結(jié)果相加方便計(jì)算平均值
PBout(5)=0;//關(guān)閉蜂鳴器
delay_ms(10);
printf("結(jié)果%d=%f",yy+1,jg[yy]);//在串口輸出每次測(cè)得的結(jié)果
delay_ms(100); //延時(shí)100ms在次測(cè)量
}
printf("結(jié)果合%f",Temperature);//在串口輸出每次測(cè)得的結(jié)果
Temperature = (Temperature/10); //計(jì)算平均值
PBout(5)=1; //啟動(dòng)蜂鳴器
delay_ms(200); //延時(shí)200ms
PBout(5)=0; //關(guān)閉蜂鳴器
/*環(huán)境溫度補(bǔ)償算法不過不好用*/
hxwd=(0.001081*Temperature*Temperature-0.2318*Temperature+12.454);
hxwd*=(Temperature-temperature);
hxwd+=Temperature;
printf("平均溫度=%f\n",Temperature);
Temperature+=2; //測(cè)得值 根據(jù)自身情況校正
printf("屏幕顯示溫度=%f\n",Temperature);
printf("按鈕按下后的核心溫度=%f\n",hxwd/2); //在串口輸出測(cè)得的結(jié)果
wd=Temperature*100; //結(jié)果乘100方便轉(zhuǎn)換
hh=wd/100; //取結(jié)果的整數(shù)部分方便顯示
zz=wd%100;
if((zz%10)>=5)//四舍五入
zz+=10;
zz/=10; //取結(jié)果的小數(shù)部分
/*合法判斷*/
if(hh<45&&hh>25) //判斷測(cè)量結(jié)果是否合理
XS(); //顯示測(cè)量結(jié)果
else
clcw(); //提示結(jié)果不可信
if(Temperature>37.5)//判斷是否發(fā)燒
{
printf("溫度過高");
for(i=0;i<5;i++)//蜂鳴器報(bào)警
{
printf("溫度過高");
PAout(8)=0;
delay_ms(100);
PAout(8)=1;
delay_ms(100);
PBout(5)=1;
delay_ms(100);
PBout(5)=0;
}
}
}
}
}
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51hei團(tuán)團(tuán)
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2021-6-27 21:23
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