基于STM32最小系统的温度采集程序设计研究

摘 要 本文设计了一种以STM32作为主控系统，使用DS18B20温度传感器采集温度数据，并通过TFTLCD显示温度的检测系统。每100ms获取温度信息并将其显示在LCD显示屏上，同时检测到的温度若是高于或低于设定的额定值，蜂鸣器将会报警以提醒操作人员。在软件方面使用Keil5开发工具采用C语言编写程序所需的驱动代码及应用程序，在硬件方面使用Altium Designer 9开发软件绘制原理图以及PCB版图，采用STM32F103VET6芯片，配以外围驱动电路和电源电路组成STM32最小系统，使用DS18B20温度传感器采集温度信息，显示在TFTLCD液晶屏上[1]。

关键词 STM32；DS18B20；温度检测；TFTLCD

1 课题研究的目的与意义

为了适配现在的工农业生产对温度监控的要求，温度传感器不仅仅追求结构简单、测量速度快和稳定性高，还需要其能够接入互联网。不过传统的温度检测的手段是通过人力来进行监视和测量，人工方法既费时又费力、效率极其低下，并且测量出的温度结果经常误差很大。因此我们需要一种价格低廉、使用方便、测量结果准确，并且可以很便捷的接入互联网的温度测试仪器[2]。

2 硬件电路设计

本文由STM32F103VET6作为主控单元，并使用DS18B20温度模块，TFTLCD显示模块及电源电路构成。控制电路包括：本文采用的STM32VET6是基于Cortex-M3内核的微处理器，时钟电路采用高速外部晶振（HSE），产生高频时钟信号提供给单片机和外围硬件工作，外部晶振发出8MHz的高频时钟信号，复位电路是比较简单的RC电路，低电平有效，调试所用接口电路采用JTAG，外接J-LINK，用于下载和调试编写的程序[3]。

电源电路的设计：使用18650，一款3.7v可充电锂电池作为供电电源，并用XL6009芯片将外部输入电压转换为5v的电压输出，给DS18B20模块与蜂鸣器供电。XL6009是一款升压用的芯片，并且输出电压可以通过电位器来调节，通过XL6009可以很方便地将锂电池输入的3.7V电压升高到5V为测距模块供电。温度传感器为DS18B20模块，具有稳定性好，测量精度高。

声音警报电路的设计：本文是利用STM32的GPIO口驱动三极管开关电路来控制蜂鸣器，驱动蜂鸣器电路工作电流为20mA。LCD显示模块采用2.8寸的TFTLCD模块。该模块支持65K色显示，显示分辨率为320×240，接口为16位的80并口，自带触摸屏。最后制作PCB板的优点在于安全穩定性强，布线方便，可采用贴片式封装的元件，节省板子空间[4]。

3 软件设计

软件主要完成各个模块的初始化、驱动各个模块和显示温度工作。本文由C语言实现，在Keil5环境下完成开发。MCU初始化主要完成IO端口的配置；初始化工作完成后就可以利用温度传感器进行数据采集了，并将采集到的温度显示出来，从而温度采集与检测。整体设计流程包括：MCU初始化，LCD初始化，DS18B20初始化，温度采集，LCD显示，蜂鸣器响等几个步骤[5]。

4 系统测试与结果分析

系统测试：使用所开发的STM32最小系统及DS18B20传感器模块进行温度测试，并显示测试结果。改变周围温度，测试本文所设计的温度检测系统是否正常工作，并且与其他测温工具作对比试验，得出实验结果。

测试内容及方法：在硬件连接上，首先把TFTLCD屏幕直接插到开发板上，其次我们将DS18B20的两根电源引脚分别接到STM32最小系统的电源和GND上，将另一根信号引脚连接到IO（PG11）口。用Jlink仿真器连接开发板和电脑，进行已经编写好的程序下载到STM32里。

结果分析：将手触碰到DS18B20传感器上，LCD显示屏上的温度随即发生变化，温度逐渐升高。离开传感器后，温度逐渐下降至室温。由测试结果显示出，是常温下温度检测结果为23.3℃，我们手指触碰后温度逐渐升高至32.8℃左右。说明本文所设计的温度检测系统可以正常工作[6]。

5 结束语

通过初期查阅文献了解温度传感器，并研究了DS18B20的工作方式与驱动方法，以及对STM32系列微控制器进行学习，最终确定了设计方案，从原理图绘制，硬件电路的焊接到程序编写和测试。最终完成了基于STM32的温度检测系统的设计，实现了所要求的功能。温度采集系统的采用对比实验证明，DS18B20温度检测系统相对于红外测温仪存在着0.5℃以下的误差。在三次重复性实验中，本系统的稳定性以及重复性都很好。在传感器响应时间、响应速度、准确度和精确度的性能上，明显优于家庭常用的水银温度计。

参考文献

[1] 赵永杰，徐源.基于DS18B20的温度测量系统[J].现代电子技术，

2008，（10）：157-159.

[2] 周月霞，孙传友.DS18B20硬件连接及软件编程[J].传感器世界，

2001，（12）：25-29.

[3] 陶冶，袁永超，罗平.基于DS18B20的单片机温度测量系统[J].农机化研究，2007，（10）：160-164.

[4] 张军.智能温度传感器DS18B20及其应用[J].仪表技术，2010，（04）：

68-70.

[5] 秦芹.一种基于DS18B20的温度采集新方案[J].电子技术，2010，（10）：

62-64，57.

[6] 夏莉英，陈雁.基于DS18B20的温度测控系统设计[J].微计算机信息，2011，（01）：115-117.

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