一、项目背景
随着人们生活水平的不断提高，对居住环境的舒适度要求也越来越高。空调作为一种重要的家电设备，已经成为了现代家庭中必不可少的一部分。本文介绍了一种基于STM32的智能空调设计方案，可以自动地根据环境温度进行温度调节。
二、设计思路
2.1 整体构架
智能空调系统由温度检测传感器、微控制器、OLED显示屏、按键及直流电源等组件构成。传感器用于检测环境温度，通过微控制器进行处理后，将结果输出到OLED显示屏上展示。按键可根据需求调整预设阀值，切换模式等操作。
2.2 硬件设计
（1）温度检测传感器
选择DS18B20数字温度传感器作为本系统的温度检测器件。该传感器具有精度高，响应速度快等特点，可以满足该系统的检测需求。
（2）微控制器
使用STM32F103系列的微控制器，在该控制器活跃的生态环境下，以及其先进的处理能力，可以对信号进行快速采集、处理和控制。
（3）OLED显示屏
本系统使用的是一块128 * 64 OLED显示屏，显示屏具有高亮度、高对比度和低功耗等优点，易于与STM32微控制器进行通信。
2.3 软件设计
在软件设计方面，实现了温度检测传感器数据的采集，使用处理算法对数据进行处理，根据预设阀值自动调节温度，同时可以根据用户需求，切换制冷、制热和关闭等3种模式。最后，将结果通过OLED显示屏进行输出。
三、代码设计
3.1 DS18B20温度检测代码
#include "main.h"
#include "delay.h"
#define GPIO_PORT_TEMP GPIOA //温度数据引脚所在的端口
#define GPIO_PIN_TEMP GPIO_Pin_0 //温度数据引脚所在的引脚编号
#define RCC_PORT_TEMPP RCC_APB2Periph_GPIOA // 温度引脚所在端口时钟号
void USART_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch );
void delay_us(uint32_t us){ // 延时us微秒函数
uint8_t i;
for(i=0;i<us;i++){
asm("nop");
}
}
float get_temp(){ // 获取温度函数
uint16_t temp;
uint8_t buf[2];
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_PORT_TEMPP,ENABLE);
//DATA拉低480us复位
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_PIN_TEMP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIO_PORT_TEMP , &GPIO_InitStruct);
GPIO_ResetBits(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP );
delay_us(500);
GPIO_SetBits(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP );
delay_us(60);
//查询DS18B20是否存在
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_PIN_TEMP;
GPIO_Init(GPIO_PORT_TEMP , &GPIO_InitStruct);
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET);
//通信开始
GPIO_ResetBits(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP );
delay_us(480);
GPIO_SetBits(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP );
delay_us(60);
//读取温度数据
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_PIN_TEMP ;
GPIO_Init(GPIO_PORT_TEMP , &GPIO_InitStruct);
delay_us(10);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
temp |=0x01;
}
else{
temp &=0xfe;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
temp |=0x02;
}
else{
temp &=0xfd;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
temp |=0x04;
}
else{
temp &=0xfb;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
temp |=0x08;
}
else{
temp &=0xf7;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
temp |=0x10;
}
else{
temp &=0xef;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
temp |=0x20;
}
else{
temp &=0xdf;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
temp |=0x40;
}
else{
temp &=0xbf;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
temp |=0x80;
}
else{
temp &=0x7f;
}
delay_us(50);
//读取温度小数点数据
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
buf[0] |=0x01;
}
else{
buf[0] &=0xfe;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
buf[0] |=0x02;
}
else{
buf[0] &=0xfd;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
buf[0] |=0x04;
}
else{
buf[0] &=0xfb;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
buf[0] |=0x08;
}
else{
buf[0] &=0xf7;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
buf[0] |=0x10;
}
else{
buf[0] &=0xef;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
buf[0] |=0x20;
}
else{
buf[0] &=0xdf;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
buf[0] |=0x40;
}
else{
buf[0] &=0xbf;
}
delay_us(50);
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP ) == RESET){
buf[0] |=0x80;
}
else{
buf[0] &=0x7f;
}
delay_us(50);
return (float)temp+((float)buf[0]/16.0); // 将温度整数位和小数位转换为十进制
}
int main(void){
char temp_buf[20]; // 接收温度值的临时缓冲区
USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);
USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;
USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
while(1){
float temp_get=get_temp(); // 获取当前温度值
sprintf(temp_buf,"temp:%0.1f\r\n",temp_get); // 将温度值格式化为字符串输出
for(int i=0;i<strlen(temp_buf);i++){ // 逐字符发送温度值至串口
USART_SendByte(USART1,temp_buf[i]);
}
delay_ms(1000); // 延时1s后再次获取温度值
}
}
void USART_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch ){
while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TXE) == RESET);
USART_SendData(pUSARTx,ch);
}3.2 OLED显示屏代码
#include "main.h"
#include "delay.h"
#include "oled.h"
void iic_init(void);
void GPIO_I2C_Delay(void);
void write_com(unsigned char com);
void write_data(unsigned char data);
int main(void){
unsigned char x,y;
iic_init(); // 初始化IIC接口
OLED_Init(); // 初始化OLED显示屏
while(1){
OLED_ShowString(0,0,"1234"); // 在OLED显示屏上显示字符串“1234”
delay_ms(500); // 延时500ms
OLED_Clear(); // 清空OLED显示屏
}
}
void iic_init(void){
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //GPIOB使能
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE); //I2C1使能
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; //配置开漏输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct;
I2C_DeInit(I2C1);
I2C_InitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C; // I2C 模式
I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2; // 数传比率 2
I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1 = 0x00; // 地址1, 设备地址
I2C_InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable; // 开启I2C应答机制
I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; //设备地址长度为 7 位
I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = 400000; // 时钟速度为400kHz
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStruct);
}
void GPIO_I2C_Delay(void){
uint32_t i = 1000;
while(i--);
}
void write_com(unsigned char com){
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY)); //等待I2C总线空闲
I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE); //发送起始信号
while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
I2C_Send7bitAddress(I2C1,0x78,I2C_Direction_Transmitter);//选择写入模式，发送从机器OLED的地址0x78
while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
I2C_SendData(I2C1,0x00); //发送控制字节0x00表示写入指令
while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
I2C_SendData(I2C1,com); //写入要发送的指令
while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE); //停止信号，传输结束
}
void write_data(unsigned char data){
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY)); //等待I2C总线空闲
I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE); //发送起始信号
while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
I2C_Send7bitAddress(I2C1,0x78,I2C_Direction_Transmitter); //选择写入模式，发送从机器OLED的地址0x78
while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
I2C_SendData(I2C1,0x40); //发送控制字节0x40表示写入数据
while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
I2C_SendData(I2C1,data); //写入要发送的数据
while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE); //停止信号，传输结束
}