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作品分享:基于STM32的温度报警器含源码、原理图、PCB文件、作品报告

一.前言

该作品是我在华工电工开放实习的作品，本作品由七部分组成。中央为Stm32F405RG芯片，使用两节18650电池供电，在外围加入大量外设。

DBS18B20温度传感器用于外界温度的测量；舵机、蜂鸣器用于检测响应；增加三个按键用于报警临界值的设定；数码管用于温度的实时显示，也用于临界值设定（配合按键使用）；两个串口中USART2用于蓝牙连接手机，通过手机APP能够远程监控外界温度，USART1可以通过有线或者无线的方式连接PC，通过上位机能够直观地实时监测外界温度。因为外设数量较多，故引入了开源操作系统FreeRTOS用于多线程任务管理。

下面我分为硬件部分、软件部分、外观设计给大家介绍一下这个温度报警器。关于该作品的所有资料我放到了博客的最后。

框架图：

二.材料准备

材料 数量
STM32F405RG芯片 1
DBS18B20温度传感器 1
按键开关 3
电源开关 1
复位开关 1
5V蜂鸣器 1
共阳数码管 1
HC-08蓝牙 1
25M贴片晶振（C9006） 1
HC-08蓝牙 1
TPS54302 降压芯片 1
MP2451 降压芯片 1
0603/0805元件 若干

表格仅供参考，详情看原理图为准。

三.硬件部分

开发环境：Altium Designer17

硬件部分并没有太复杂的电路，主要都是一些模块的拼凑。
在这里插入图片描述
原理图：
在这里插入图片描述

四.软件部分

开发环境：Keil 、 CubeMX
Vesion ： 5.28 、 5.4.0
开发语言：C++

代码主要分为底层库、中间层、上层（应用层），底层主要用于对各种外设的封装，中间层一般用来放置一些跟上位机、算法、通信相关的东西，而上层应用层则是最终的执行代码，简单的说即是最终执行的任务。

1. 底层封装库

底层库的封装作用是将上层需要用到的外设驱动进行封装，外设包括：定时器延时、DBS18B20温度传感器、共阳数码管显示、舵机、串口。驱动层封装的函数只为上层文件所调用，而不能调用上层函数，将项目分层包装是为了增强项目的扩展性与可读性。
在这里插入图片描述
比如：Nixie_tube.cpp（共阳数码管驱动）

	uint8_t tens_temp=0;
	uint8_t ones_temp=0;
	uint8_t decimals=0;
void Nixie_tube_display(float value)
{
	//提取出value的个位、十位、小数位
	extern uint8_t tens_temp;
	extern uint8_t ones_temp;
	extern uint8_t decimals;
	
  uint16_t value_int=(uint16_t)(10*value);
	
	decimals=value_int%10;
	ones_temp=(value_int/10)%10;
	tens_temp=(value_int/100)%10;
	
	/*十位*/
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_11,GPIO_PIN_RESET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
	Led_output(tens_temp);
	HAL_Delay(1);
	
	/*个位*/
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_11,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET);
	Led_output(ones_temp);
	HAL_Delay(1);
	
	/*小数位*/
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_11,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_RESET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
	Led_output(decimals);
	HAL_Delay(1);
	
}

代码只列部分，详情自己看源码工程。

2.中间层

中间层用于连接底层与应用层，我一般用来写上位机、算法、通信部分。温度报警器的代码比较简单，只用到上位机。

开机温度：


加入热水测试：


注：因为上位机的程序不是我写的，所以这一部分的代码被我删去了。

3.应用层

应用层用来编写最终最后执行的任务，使用FreeRTOS实时系统用作任务管理。FreeRTOS共创建5个任务，任务间通过调度器进行任务切换。任务间优先级相同，5个任务轮流占用时间片进行运行。线程1至线程4执行频率都为1000Hz（1ms执行一次），线程5执行频率为1Hz（1s执行一次）。线程之间相互独立，复杂程序经过底层驱动以及中间层封装为函数，应用层直接调用即可。

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
TaskHandle_t Temperature_collecting_Handle;
TaskHandle_t Upper_computer_Handle;
TaskHandle_t Temperature_display_Handle;
TaskHandle_t Beep_steering_Handle;
TaskHandle_t Bluetooth_sent_Handle;

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void Temperature_collecting(void *arg);
void Upper_computer(void*arg);
void Temperature_display(void*arg);
void Beep_steering(void*arg);
void Bluetooth_sent(void*arg);

/* Function Init -------------------------------------------------------------*/
void System_Tasks_Init(void)
{
  vTaskSuspendAll();
	
	/*温度采集*/
	xTaskCreate(Temperature_collecting,"Temperaturecollecting",Normal_Stack_Size,NULL,PriorityHigh,&Temperature_collecting_Handle);
	/*上位机*/
	xTaskCreate(Upper_computer,"Uppercomputer",Normal_Stack_Size,NULL,PriorityHigh,&Upper_computer_Handle);
	/*数码管显示*/
	xTaskCreate(Temperature_display,"Temperaturedisplay",Normal_Stack_Size,NULL,PriorityHigh,&Temperature_display_Handle);
	/*蜂鸣器、舵机任务*/
	xTaskCreate(Beep_steering,"Beepsteering",Normal_Stack_Size,NULL,PriorityHigh,&Beep_steering_Handle);
	/*蓝牙串口发送任务*/
	xTaskCreate(Bluetooth_sent,"Bluetoothsent",Normal_Stack_Size,NULL,PriorityHigh,&Bluetooth_sent_Handle);
  if (!xTaskResumeAll())
    taskYIELD();
}

/* Function Task -------------------------------------------------------------*/

/*1.温度采集任务*/
void Temperature_collecting(void *arg)
{
  static TickType_t _xPreviousWakeTime = xTaskGetTickCount();
  static TickType_t _xTimeIncrement = pdMS_TO_TICKS(10);
  for (;;)
  { 
	  Current_Temperature=DS18B20_Get_Temp();
		vTaskDelayUntil(&_xPreviousWakeTime, _xTimeIncrement);
  }
}

/*2.上位机任务*/
void Upper_computer(void*arg)
{
  static TickType_t _xPreviousWakeTime = xTaskGetTickCount();
  static TickType_t _xTimeIncrement = pdMS_TO_TICKS(1);
  for (;;)
  {
		//     Sent_Contorl(&huart6);//上位机发送（上位机代码已删，所以把这里注释）
		 vTaskDelayUntil(&_xPreviousWakeTime, _xTimeIncrement);
  }
}

/*3.数码管显示任务*/
void Temperature_display(void*arg)
{
	static TickType_t _xPreviousWakeTime = xTaskGetTickCount();
  static TickType_t _xTimeIncrement = pdMS_TO_TICKS(1);
  for (;;)
  { 
		/*当前温度显示*/
		if(Selet_Mode==Current_Temperature_display)
		{
		  Nixie_tube_display(Current_Temperature);
		}
		else 
		{
			/*报警值设定*/
			Nixie_tube_display(Alarm_Temperature);
		}
     
		 vTaskDelayUntil(&_xPreviousWakeTime, _xTimeIncrement);
  }
}

/*4.蜂鸣器、舵机任务*/
void Beep_steering(void*arg)
{
	static TickType_t _xPreviousWakeTime = xTaskGetTickCount();
  static TickType_t _xTimeIncrement = pdMS_TO_TICKS(1);
  for (;;)
  {   
		/*蜂鸣器报警*/
		if((Current_Temperature>Alarm_Temperature)&&(Systemtime>2))
		{
			if(Beep_flag==1800)
			{
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);
			vTaskDelayUntil(&_xPreviousWakeTime, _xTimeIncrement);
			}
			else
			{Beep_flag++;}
		}
		else
		{
			Beep_flag=0;
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
			vTaskDelayUntil(&_xPreviousWakeTime, _xTimeIncrement);
		}
		
		/*舵机控制*/
		if(Current_Temperature<=30)
		{
			__HAL_TIM_SetCompare(&htim3, TIM_CHANNEL_1, 2500);
		}

	}
}

/*5.蓝牙数据发送任务*/
void Bluetooth_sent(void*arg)
{
	static TickType_t _xPreviousWakeTime = xTaskGetTickCount();
  static TickType_t _xTimeIncrement = pdMS_TO_TICKS(1000);
  for (;;)
  { 
		Systemtime=Get_SystemTimer()/1000000;
		
		My_printf2("\r\nSystemtime=%u\r\n",Systemtime);
		My_printf2("Alarm_Temperature=%f\r\n",Alarm_Temperature);
		My_printf2("Current_Temperature=%f\r\n",Current_Temperature);
		vTaskDelayUntil(&_xPreviousWakeTime, _xTimeIncrement);
	}
}

作品最终的效果的效果非常棒，预期的功能全部都能够完美实现。

本来是想拍一个展示视频的，但是后来作品交上去之后就再也拿不回来了。只留有之前的手机蓝牙接收消息的录屏，单片机通过蓝牙发送消息到手机，手机可以监控温度报警器的 开机时间 (s)、报警温度 (℃)、当前环境温度 (℃)。，执行频率为1Hz，所以是1s发送一次。

当温度超过设定值时，蜂鸣器就会响，舵机也会做出相应的反馈。三个按键可以调节报警温度。

蓝牙功能展示：

五.外壳设计

作品最后要上交展示，所以给它做了个外壳，电路板装在外边，里面主要用来走线以及放电池盒。黄色的材料是木头，白色的材料是薄PC板。

开发环境：Soildword2019
在这里插入图片描述
装上后的实物图：

上电后的实物图：

六.资料链接

  1. 温度报警器硬件（Altium Designer17）   类型：收费5元。
  2. 温度报警器固件（Keil5.28+CubeMX5.4） 类型：点赞、关注即可直接下载。
  3. 温度报警器实验报告PDF        类型：点赞、关注即可直接下载。

版权声明：本文为CSDN博主「冬瓜~」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_44793491/article/details/112383433

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冬瓜~

我还没有学会写个人说明！

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