1、成績評定序號成績評審項目指標評分1學習態度遵守紀律，學習認真；作風嚴謹，踏實肯 干；善于與他人合作。202設計作品所設計作品能夠運行，功能完整，設 計指標符合要求，作品能體現學生對 所學單片機知識的綜合運用，有一定 的創新。403設計報告系統設計方案科學、合理；數據采集、 計算、處理方法正確。10系統硬件、軟件設計正確，分析合理， 且與描述相一致，程序可靠運行，結 論止確。20設計報告文本質量符合要求，格式規 范，文理通順。10成績基于PID的STM32!溫控制系統設計摘要研究基于STM32單片機和溫濕度傳感器的恒溫智能控制系統。溫度具有時變性、非 線性和多變量耦合的特點。在溫度控制過程中，溫

2、度的檢測往往滯后于溫度的調控，從 而會引起溫度控制系統的溫度出現超調、溫度振蕩的現象。在設計中提出了基于增量式 PID算法控制溫度的模型，系統采用低功耗的 STM32乍為主控芯片、DHT11數字式溫度 傳感器和半導體溫度調節器。實驗結果表明，該系統能夠有效地維持系統地恒溫狀態。通過將數字PID算法和STM32單片機結合使用，整個控制系統的溫度控制精度也提高了， 不僅僅滿足了對溫度控制的要求，而且還可以應用到對其他變量的控制過程中。所以， 在該溫度控制系統的設計中，運用單片機STM32進行數字PID運算能充分發揮軟件系統 的靈活性，具有控制方便、簡單和靈活性大等優點。關鍵詞： STM32，PID

3、 算法，恒溫控制， DHT111緒論溫度控制系統具有滯后性，時變性和非線性的特點。無法建立精準的數學模型，因 此使用常規的線性控制理論無法達到滿意的控制效果。在嵌入式溫度控制系統中的關鍵 是溫度的測量、溫度的控制和溫度的保持，溫度是工業控制對象中主要的被控參數之一。 因此，嵌入式要對溫度的測量則是對溫度進行有效及準確的測量，并且能夠在工業生產 中得廣泛的應用，尤其在機械制造、電力工程化工生產、冶金工業等重要工業領域中， 擔負著重要的測量任務。在日常工作和生活中，也被廣泛應用于空調器、電加熱器等各 種室溫測量及工業設備的溫度測量。但溫度是一個模擬量，需要采用適當的技術和元件, 將模擬的溫度量轉化

4、為數字量，才生使用計算機進行相應的處理。2設計方案為了對于交流負載做到溫度精確，升溫采用控制雙向可控硅導通角度進行升溫控 制。降溫采用PWMfe壓控制，因為當前降溫采用制冷片，風扇等降溫手段，采用直流電 壓供電方式，選用PWM控制使降溫更加精確。溫度采集選用溫度傳感器DHT11好處為可做到高精度，整體框圖如圖1所示。圖1系統框圖3硬件設計DHT11溫度傳感器DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它 應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有枀高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機

5、相連接。DHT11電路圖如圖2所示。圖 2 HT11 電路圖DHT11是通過單總線與微處理器通訊，只需要一根線，一次傳送40位數據，高位先 出。數據格式：8bit 濕度整數數據 + 8bit 濕度小數數據 + 8bint 溫度整數數據 + 8bit 溫度小數 數據 + 8bit 校驗位校驗算法：將濕度、溫度的整數小數累加，只保留低 8 位。微處理器（M0）與DHT11通信約定：主從結構，DHT11為從機，M0作為主機，只有主機呼叫從機，從機才能應答。詳細流程：M0發送起始信號- DHT響應信號- DHT通知M0準備接受信號- DHT發送準備 好的數據 - DHT 結束信號 - DHT 內部重測

6、環境溫濕度數據并記錄數據等待下一次 M0 的起始信號。由流程可知，每一次 M0獲取的數據總是DHT上 一次采集的數據，要想得到實時的 數據，連續兩次獲取即可，官方不建議連續多次讀取DHT每次讀取的間隔時間大于 5秒就足夠獲取到準確的數據，上電時 DHT需要1S的時間穩定。屏幕顯示TFT-LCD 又叫做薄膜晶體管液晶顯示器， 其管腳圖如圖 3所示，其管腳在 STM32F103 中有相應的管腳對應。常用的液晶屏接口很多種， 8 位、 9 位、16位、18 位都有。而 常用的通信模式呢， 主要有 6800 模式和 8080 模式兩種， 今天呢，我們來講的是 8080 模式。如果大家接觸過 LCD16

7、02 或者 LCD12864 等，那么就會發現 8080 模式的時序 呢，其實跟 LCD1602 或者 LCD12864 的讀寫時序是差不多的。 8080 接口有 5 條基本 的控制線和多條數據線， 數據線的數量主要看液晶屏使用的是幾位模式， 有 8 根、9 根、 16 根、18 根四種類型。圖 3 LCD 引腳圖STM32 單片機在STM32F10和STM32F10互連型系列微控制器之前，意法半導體已經推出STM32基本型系列、增強型系列、USBS本型系列、互補型系列；新系列產品沿用增強型系列的 72MHz處理頻率。內存包括 64KB到256KB閃存和20KB到64KB嵌入式SRAM新系列采

8、 用LQFP64LQFP10C和LFBGA10三種封裝，不同的封裝保持引腳排列一致性，結合STM32 平臺的設計理念，開發人員通過選擇產品可重新優化功能、存儲器、性能和引腳數量， 以最小的硬件變化來滿足個性化的應用需求。內核:ARM32位 Cortex-M3 CPU最高工作頻率72MHz MHz單周期乘法和硬件除法。 存儲器：片上集成32-512KB的Flash存儲器。6-64KB的SRAM存儲器。時鐘、復位和電源管理：的電源供電和I/O接口的驅動電壓。上電復位（POR）、掉電 復位（PDR）和可編程的電壓探測器（PVD）。4-16MHZ的晶振。內嵌出廠前調校的 8MHz RC 振蕩電路。內部

9、40 kHz的RC振蕩電路。用于CPU時鐘的PLLo帶校準用于RTC的 32kHz 的晶振。低功耗:3種低功耗模式：休眠，停止，待機模式。為RTC和備份寄存器供電的VBAT 調試模式：串行調試（SWD和JTAG接 口。DMA:12通道DMA空制器。支持的外設：定時器，ADC DAC SPI，IIC和UART3個12位的us級的A/D轉換器（16通道）:A/D測量范圍：。雙采樣和保持能力。片 上集成一個溫度傳感器。2 通道 12 位 D/A 轉換器:STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103獨Eto最多高達 112個的快速 I/O 端口：根據型號的不同，有 26， 37，

10、 51， 80，和 112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16個外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以 接受5V以內的輸入。最多多達11個定時器:4個16位定時器，每個定時器有4個IC/OC/PWM或者脈沖計 數器。2個16位的6通道高級控制定時器：最多6個通道可用于PWM輸出。2個看門狗 定時器（獨立看門狗和窗口看門狗）。Systick定時器:24位倒計數器。2個16位基本定 時器用于驅動 DACo最多多達 13 個通信接口 :2 個 IIC 接口 （SMBus/PMBus） 5 個 USART接口 （ISO7816 接口，LIN，IrDA兼容，調試控制）。3個SPI接口 （18 Mb

11、it/s），兩個和IIS復用。CAN 接口。USB全速接口。SDIO接口。ECOPAC封裝:STM32F103xx系列微控制器采用 ECOPAC封裝形式。4軟件設計軟件流程圖寫出軟件流程圖，并附加文字說明。本次軟件的編寫是在keil5上進行，界面如圖X，并在編寫后生成.Hex文件，然后用燒寫軟件FlyMcu （界面如圖X）將.Hex文件燒寫在開發版上，流程如圖 X。圖X keil5 軟件界面keil5編寫程序FlyMcu燒寫軟件一STM32F103開生成.Hex文件發版圖X燒寫流程圖圖X燒寫軟件本程序軟件功能是使用DHT11溫濕度檢測模塊檢測溫濕度，將檢測到的溫濕度送到 STM32單片機，和單

12、片機的攝入設定值進行比較，當檢測溫度高于設定值時，風扇開啟, 同時可以用按鍵去查看LCD屏幕上的溫濕度值及風扇轉速，程序結構如圖 X。圖X程序功能框架圖軟件程序主程序如下：#i nclude #i nclude#i nclude#i nclude#i ncludeextern const unsigned char glmage_111153600;int main(v oid)后再次顯示，效果良好。最終調試結果如圖X,圖X,圖X,static u8 key; u8 yd;Delay_Init();pg圖X,圖X,圖 X 上電初始圖圖X清屏圖溫濕度顯示及轉速波形溫度低于設定值時風扇停止轉動總結本次實訓持續兩周左右，在這期間我們對更高一級的單片機 STM32勺認知從無到有, 學習了這種單片機的編程思路，不同于我們以前學的 51 單片機，這種單片機功能更強 大，編程也更繁瑣，應用也更廣泛，每使用一個模塊，都要