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標題:
STM32+mlx90614的非接觸測溫系統設計 有注釋
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作者:
zx0922
時間:
2021-6-27 20:28
標題:
STM32+mlx90614的非接觸測溫系統設計 有注釋
剛學32時做的
1.2 系統總體設計
整體程序以主程序為基礎框架,另加按鍵事件處理、紅外測溫、屏幕顯示三個主要子程序。其中,①主程序:首先進行系統初始化,接著就是持續掃描按鍵,等待用戶的指令在執行對應的子程序,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,接著再跳轉對應子程序;③紅外測溫的溫度數據讀取程序:先是初始化函數內部參數,接著產生停止位,用于判斷是否可繼續讀取,接著發送起始位,然后發送從機地址和讀取指令,如果一切正常就從發起始位,開始讀取低8位和高8位數據,再讀取校驗位,發送停止位表示讀取完成,最后對數據進行校驗,數據正確就送回數據,否則重新讀取;④屏幕顯示 是先預先設置好了 不同數據所對應的不同顯示狀態 然后根據相應的數據調用相應的顯示。另外還有其他參數設置、開關控制等子程序,這里不再詳解。
1.2.1 系統硬件功能
數據采集區由
GY-906紅外溫度傳感器負責采集人體溫度
GY-906模塊是一組通用的紅外測溫模塊。 在出廠前該模塊已進行校驗及線
性化,具有非接觸、體積小、精度高,成本低等優點。被測目標溫度和環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、室內暖氣、家用電器、手持設備
DS18B20負責采集環境溫度用于作為溫度補償DS18B20是常用的數字溫度傳感器,其輸出的是數字信號,具有體積小,硬件開銷低,抗干擾能力強,精度高的特點。 [1] DS18B20數字溫度傳感器接線方便,封裝成后可應用于多種場合,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,其最小系統包括復位電路、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可以理想地應用于一些需要低功耗而功能強大的微控制器的嵌入式系統設計中,或者很多通用的可系統升級的方案中,其應用廣泛,如工業應用領域、建筑和安防應用、低功耗應用、家電應用等[10]。
單片機源程序如下:
#include "mlx90614.h"
/*******************************************************************************
* 函數名: MLX90614MLX90614 發起始位 SMBus_StartBit
* 功能 : MLX90614 發起始位 產生起始位
* 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,檢測到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
}
/*******************************************************************************
* 函數名: SMBus_StopBit
* 功能: MLX90614 發停止位 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
}
/*******************************************************************************
* 函數名: SMBus_SendByte
* 功能: MLX90614 發送一個字節 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); // 把最高位發送出去
Tx_buffer<<=1;// 左移一位把最高位移出去等待下一個最高位,循環8次,每次都發最高位,就可把一個字節發出去了
}
Ack_bit=SMBus_ReceiveBit();
return Ack_bit;
}
/*******************************************************************************
* 函數名: SMBus_SendBit
* 功能: MLX90614 發送一個位 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
* 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;
}
/*******************************************************************************
* 函數名: SMBus_ReceiveByte
* 功能: Receive a byte on SMBus 從SMBus中接受一個字節的數據
* 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,把收到應答信號1與0000 0001 進行或運算,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,把收到應答信號0與1111 1110 進行與運算,確保為0
}
}
SMBus_SendBit(ack_nack);// Sends acknowledgment bit 把應答信號發出去,如果1,就進行下一次通信,如果為0、,就拜拜了
return RX_buffer;
}
/*******************************************************************************
* 函數名: SMBus_Delay
* 功能: 延時 一次循環約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();
}
/*******************************************************************************
* 函數名: SMBus_ReadMemory
* 功能: READ DATA FROM RAM/EEPROM 從RAM和EEPROM中讀取數據
* Input : slaveAddress, command
* Return : Data
* SMBus_ReadMemory(0x00, 0x07) 0x00 表示IIC設備的從地址 從0x07這個寄存器開始讀取
*******************************************************************************/
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位表示從機地址 從機地址左移一位,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表示接下來讀數據
{
goto repeat; //Repeat comunication again
}
DataL = SMBus_ReceiveByte(ACK); //讀取低數據,主機必須發送ACK
DataH = SMBus_ReceiveByte(ACK); //讀取高數據,主機必須發送ACK
Pec = SMBus_ReceiveByte(NACK); //讀取PEC字節,主機必須發送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 數據校驗
}
while(PecReg != Pec);//如果接收到的CRC與計算的CRC相等,則從do-while{}退出
data = (DataH<<8) | DataL; //data=DataH:DataL
return data;
}
/*******************************************************************************
* 函數名: PEC_calculation
* 功能 : 數據校驗
* Input : pec[]
* Output : None
* Return : pec[0]-this byte contains calculated crc value
*******************************************************************************/
u8 PEC_Calculation(u8 pec[])
{
u8 crc[6];//存放多項式
u8 BitPosition=47;//存放所有數據最高位,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(); //延時函數初始化
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
OLED_ShowCHinese(90,0,5);//溫
OLED_ShowCHinese(108,0,6);//儀
OLED_ShowCHinese(108,3,7);//℃
OLED_ShowCHinese(0,3,8);//當
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(); //延時函數初始化
OLED_Init(); //初始化OLED
OLED_Clear() ; //清屏
OLED_ShowCHinese(0,3,12);//測
OLED_ShowCHinese(18,3,13);//量
OLED_ShowCHinese(36,3,14);//錯
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(); //延時函數初始化
OLED_Init(); //初始化OLED
OLED_Clear() ; //清屏
OLED_ShowCHinese(0,3,12);//測
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("未檢測到DS18B20溫度傳感器...\n");
delay_ms(500);
}
else
{
printf("檢測到DS18B20溫度傳感器\n獲取數據中...\n");
temperature=DS18B20_Get_wd();
printf("當前環境溫度:%0.4lf ℃\n\n",temperature);
}
}
int XSHJ(void)
{ u8 t;
delay_init(); //延時函數初始化
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
OLED_ShowCHinese(90,0,5);//溫
OLED_ShowCHinese(108,0,6);//儀
OLED_ShowCHinese(108,3,7);//℃
OLED_ShowCHinese(0,3,16);//環
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; //溫度數據變量(浮點型)
float jg[10];//存放測得結果
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();//延時初始化
uart_init(9600);//串口初始化
SMBus_Init();//SMBus初始化(測溫計)
BEEP_Init();//蜂鳴器初始化
hjwd();//檢測環境溫度
ff=(temperature*1000);
tt=ff%1000;//取環境溫度小數部分
ff/=1000;//取環境溫度整數部分
if((tt%10)>=5)//小數點后2位四舍五入
tt+=10;
tt/=10;
XSHJ(); //顯示環境溫度
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);//判斷按鈕是否按下
if(key){
hjwd();//檢測環境溫度
Temperature = 0; //紅外測溫值初始化
k++;
kk++;
printf("按的kk=%d\n",kk);
printf("按鈕按下后的k=%d\n",k);
cwz();//屏幕顯示測溫開始
/*
多次測量取平均值
*/
for(yy=0;yy<10;yy++)
{
PBout(5)=1;//啟動蜂鳴器
jg[yy]= SMBus_ReadTemp(); //計算并返回溫度值
Temperature+=jg[yy];//將每次的結果相加方便計算平均值
PBout(5)=0;//關閉蜂鳴器
delay_ms(10);
printf("結果%d=%f",yy+1,jg[yy]);//在串口輸出每次測得的結果
delay_ms(100); //延時100ms在次測量
}
printf("結果合%f",Temperature);//在串口輸出每次測得的結果
Temperature = (Temperature/10); //計算平均值
PBout(5)=1; //啟動蜂鳴器
delay_ms(200); //延時200ms
PBout(5)=0; //關閉蜂鳴器
/*環境溫度補償算法不過不好用*/
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; //測得值 根據自身情況校正
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); //在串口輸出測得的結果
wd=Temperature*100; //結果乘100方便轉換
hh=wd/100; //取結果的整數部分方便顯示
zz=wd%100;
if((zz%10)>=5)//四舍五入
zz+=10;
zz/=10; //取結果的小數部分
/*合法判斷*/
if(hh<45&&hh>25) //判斷測量結果是否合理
XS(); //顯示測量結果
else
clcw(); //提示結果不可信
if(Temperature>37.5)//判斷是否發燒
{
printf("溫度過高");
for(i=0;i<5;i++)//蜂鳴器報警
{
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團團
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