stm32的温度控制系统设计
目 录
一、 引言 1
（一） 温度控制系统研究背景介绍 1
（二） 温度控制系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 单片机的选择 3
（二） STM32F103单片机介绍 4
（三） DS18B20温度传感器介绍 7
（四） LCD1602液晶显示器介绍 8
三、 硬件系统设计 9
（一） 硬件结构框图设计 9
（二） STM32单片机最小系统设计 9
（三） DS18B20温度传感器电路设计 10
（四） 加热模块及其驱动电路设计 11
（五） LCD1602液晶显示器电路设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 软件系统流程图设计 14
（二） DS18B20测温流程设计 15
（三） 加热模块工作流程设计 15
（四） LCD1602显示流程设计 16
总结 18
致谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
温度控制系统研究背景介绍
温度参数是多种行业都需要检测的一个重要参数，几乎工业上的大小环节都离不开对温度的准确控制，它是决定产品质量的决定性因素，比如在烟草生产企业，温度在烘烤车间是决定烟叶色泽和质量的首要保障；而在冶金行业，温度是决定化学反应效率的重要条件，因此在历史上产生了多种监控温度的方法（如学习算法、模糊算法以及PID算法等），它们在不同的应用场合都能发挥出很灵活的控制性能。在工业上，监控温度的控制器主要使用微处理器，如单片机、PLC或者DSP等，随着单片机技术的飞速发展，目前32位单片机（如SST公司的STM32）已经在微处理器界大行其道，它优异的性能能够使得过去的传统控制系统大幅提高，因此对于温度参数的控制，各行各业也提出了更高的要求，不但要求温度稳定、抑制干扰以及快速到达设定温度等，这些要
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
糊算法以及PID算法等），它们在不同的应用场合都能发挥出很灵活的控制性能。在工业上，监控温度的控制器主要使用微处理器，如单片机、PLC或者DSP等，随着单片机技术的飞速发展，目前32位单片机（如SST公司的STM32）已经在微处理器界大行其道，它优异的性能能够使得过去的传统控制系统大幅提高，因此对于温度参数的控制，各行各业也提出了更高的要求，不但要求温度稳定、抑制干扰以及快速到达设定温度等，这些要求的实现对于性能优越的微处理器是非常容易的。
纵观目前温度控制系统市场现状，可以发现已经相当成熟，但是许多系统的功能还都停留在8位机作为主控核心，处理速度非常慢，系统的功能比较单一，随着以太网技术、红外遥控技术、RFID（射频通信）系统、GSM技术以及蓝牙技术的发展并且低成本化，将这些数据进行远程传输已经变得可能，另外还有其他功能各异的传感器也在不断涌入市场，这些新型的传感器或者通信模块对于主控核心的处理速度有较高的要求，因此8位机（如典型的51单片机）已经不能满足市场的需求，而目前技术非常成熟的32位单片机STM32以其优异的性价比迅速赢得了市场，本课题就以STM32单片机作为主控核心，设计了一款高性能的温度控制系统。
温度控制系统的国内外发展现状
温度控制技术目前正朝着网络化、更远距离化的方向发展，在网络化方面，很多研究者正在不断地将以太网模块、互联网总线植入到温度控制系统内，有了以太网模块，多个温度控制系统就可以组成一个小网络，多个小网络就可以组成一个大网络，从而进行集中管理、监视和维护。麻省理工大学的一个研究小组开发了一款能够手机对温度进行监控的系统，它的智能之处在于这个系统不但在手机上设计了温度的监控界面，同时能够将多项参数（如温度、湿度以及气压等）通过GPRS模块发送给手机持有者，这样企业人员在给自己的手机上下载这个系统后，就能够在办公室内轻松的检测车间的温度情况，省去了现场监管的麻烦。而国内的研究者也在这方面取得了很大的成果，他们将以太网植入了温度控制系统中，通过网络数据实现了对温度的灵活控制。
本文主要内容
本文主要设计了一款采用STM32单片机作为主控核心的温度控制系统，片外选用了目前工业上常用的DS18B20型传感器作为温度检测模块，HRS1H-S-DC5V型继电器作为加热模块开关，并给系统配置了一个液晶屏，从而显示温度等重要数据。
本课题主要实现以下功能：
能够实现温度的实时测量。
能够通过按键设置温度。
系统能够通过控制加热模块迅速将温度稳定在设置温度上。
具有现实功能。
方案选择及元器件介绍
单片机的选择
方案一：选择意大利意法半导体（SST）公司推出的STM32系列单片机作为主控核心，STM32单片机的最大特色是采用了ARM结构作为内核，其32位的总线宽度使得它在处理一些数据时能够表现出更大的优势，由于采用ARM内核，因此这种类型的单片机被业内人士称之为微处理器，同MCU有较大区别。STM32系列的低端芯片的主频就已经达到了72M，高端系列能够达到168M，由于片内集成了高性能的锁相环（PLL），所以采用精度较高的低频晶振（8M）就可以给芯片提供时钟信号，经过锁相环的作用，能够将频率倍频到72M甚至更高。STM32采用了Cortex-M3或者Cortex-M4作为内核，这种性能优良的内核结构使得其对数据处理的能力显得非常完善和高速，在一些需要处理大量数据的场合，如高像素液晶屏、MP3等应用将显得非常有优势。其优势已经无以言表了，在一些常见的控制场合（如温度控制、数据采集）如果采用STM32单片机作为控制核心，将给系统带来高超的处理速度和稳定性能。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概
一、 引言 1
（一） 温度控制系统研究背景介绍 1
（二） 温度控制系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 单片机的选择 3
（二） STM32F103单片机介绍 4
（三） DS18B20温度传感器介绍 7
（四） LCD1602液晶显示器介绍 8
三、 硬件系统设计 9
（一） 硬件结构框图设计 9
（二） STM32单片机最小系统设计 9
（三） DS18B20温度传感器电路设计 10
（四） 加热模块及其驱动电路设计 11
（五） LCD1602液晶显示器电路设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 软件系统流程图设计 14
（二） DS18B20测温流程设计 15
（三） 加热模块工作流程设计 15
（四） LCD1602显示流程设计 16
总结 18
致谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
温度控制系统研究背景介绍
温度参数是多种行业都需要检测的一个重要参数，几乎工业上的大小环节都离不开对温度的准确控制，它是决定产品质量的决定性因素，比如在烟草生产企业，温度在烘烤车间是决定烟叶色泽和质量的首要保障；而在冶金行业，温度是决定化学反应效率的重要条件，因此在历史上产生了多种监控温度的方法（如学习算法、模糊算法以及PID算法等），它们在不同的应用场合都能发挥出很灵活的控制性能。在工业上，监控温度的控制器主要使用微处理器，如单片机、PLC或者DSP等，随着单片机技术的飞速发展，目前32位单片机（如SST公司的STM32）已经在微处理器界大行其道，它优异的性能能够使得过去的传统控制系统大幅提高，因此对于温度参数的控制，各行各业也提出了更高的要求，不但要求温度稳定、抑制干扰以及快速到达设定温度等，这些要
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
糊算法以及PID算法等），它们在不同的应用场合都能发挥出很灵活的控制性能。在工业上，监控温度的控制器主要使用微处理器，如单片机、PLC或者DSP等，随着单片机技术的飞速发展，目前32位单片机（如SST公司的STM32）已经在微处理器界大行其道，它优异的性能能够使得过去的传统控制系统大幅提高，因此对于温度参数的控制，各行各业也提出了更高的要求，不但要求温度稳定、抑制干扰以及快速到达设定温度等，这些要求的实现对于性能优越的微处理器是非常容易的。
纵观目前温度控制系统市场现状，可以发现已经相当成熟，但是许多系统的功能还都停留在8位机作为主控核心，处理速度非常慢，系统的功能比较单一，随着以太网技术、红外遥控技术、RFID（射频通信）系统、GSM技术以及蓝牙技术的发展并且低成本化，将这些数据进行远程传输已经变得可能，另外还有其他功能各异的传感器也在不断涌入市场，这些新型的传感器或者通信模块对于主控核心的处理速度有较高的要求，因此8位机（如典型的51单片机）已经不能满足市场的需求，而目前技术非常成熟的32位单片机STM32以其优异的性价比迅速赢得了市场，本课题就以STM32单片机作为主控核心，设计了一款高性能的温度控制系统。
温度控制系统的国内外发展现状
温度控制技术目前正朝着网络化、更远距离化的方向发展，在网络化方面，很多研究者正在不断地将以太网模块、互联网总线植入到温度控制系统内，有了以太网模块，多个温度控制系统就可以组成一个小网络，多个小网络就可以组成一个大网络，从而进行集中管理、监视和维护。麻省理工大学的一个研究小组开发了一款能够手机对温度进行监控的系统，它的智能之处在于这个系统不但在手机上设计了温度的监控界面，同时能够将多项参数（如温度、湿度以及气压等）通过GPRS模块发送给手机持有者，这样企业人员在给自己的手机上下载这个系统后，就能够在办公室内轻松的检测车间的温度情况，省去了现场监管的麻烦。而国内的研究者也在这方面取得了很大的成果，他们将以太网植入了温度控制系统中，通过网络数据实现了对温度的灵活控制。
本文主要内容
本文主要设计了一款采用STM32单片机作为主控核心的温度控制系统，片外选用了目前工业上常用的DS18B20型传感器作为温度检测模块，HRS1H-S-DC5V型继电器作为加热模块开关，并给系统配置了一个液晶屏，从而显示温度等重要数据。
本课题主要实现以下功能：
能够实现温度的实时测量。
能够通过按键设置温度。
系统能够通过控制加热模块迅速将温度稳定在设置温度上。
具有现实功能。
方案选择及元器件介绍
单片机的选择
方案一：选择意大利意法半导体（SST）公司推出的STM32系列单片机作为主控核心，STM32单片机的最大特色是采用了ARM结构作为内核，其32位的总线宽度使得它在处理一些数据时能够表现出更大的优势，由于采用ARM内核，因此这种类型的单片机被业内人士称之为微处理器，同MCU有较大区别。STM32系列的低端芯片的主频就已经达到了72M，高端系列能够达到168M，由于片内集成了高性能的锁相环（PLL），所以采用精度较高的低频晶振（8M）就可以给芯片提供时钟信号，经过锁相环的作用，能够将频率倍频到72M甚至更高。STM32采用了Cortex-M3或者Cortex-M4作为内核，这种性能优良的内核结构使得其对数据处理的能力显得非常完善和高速，在一些需要处理大量数据的场合，如高像素液晶屏、MP3等应用将显得非常有优势。其优势已经无以言表了，在一些常见的控制场合（如温度控制、数据采集）如果采用STM32单片机作为控制核心，将给系统带来高超的处理速度和稳定性能。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1357.html
