资料编号：146

 

视频讲解：

设计内容

本次嵌入式课程设计综合实验的内容为基于proteus的温湿度光照采集。以proteus8.9+keil为模拟硬件基础，完成LCD液晶显示、DHT11温湿度测量、LDR光照采集、BUZZER蜂鸣器报警等多项任务。

设计方案

参考网上部分资料，找到了一些关于DHT11温湿度采用的实验内容，经过反复研究琢磨代码工程以后，弄清楚了它的运行原理，并在此基础之上，添加了对室内光照采集的功能，并用BUZZER蜂鸣器报警提醒当前光照不足，完善了整个系统，也让我对嵌入式课程有了更深刻的理解。

以STM32为最小系统电路进行连接，用液晶显示屏显示温度、湿度和光照数据。用LDR进行光照采集，同时用DHT11温湿度传感器进行温湿度的测量。通过按键可以设置阈值。当光照没有达到设定阈值时，采用BUZZER蜂鸣器报警提醒。当温度达到报警的阈值时，风扇进行转动，由此来达到散热降温的目的。当湿度不足设定的阈值时，洒水加湿装置开始工作。该系统就是采集室内温湿度光照，当不满足要求时自动进行室内温度、湿度和光照的调整。

  stm32单片机最小系统讲解：

电源

电就是MCU要吃的饭，不吃饭，stm32芯片肯定不能工作。
stm32最小系统板需要5v和3.3v两种电压，一般可以直接通过USB提供5v电压，也可以用电源适配器提供5V电压。而3.3v电压可以通过稳压芯片如ASM1117-3.3v等，把5v电压降为3.3v输出。
参考电源电路如下：

图中J1是USB接口，提供的5v电压经过ASM1117-3.3v后降为3v3,C1,C2(10*10^4pF=0.1u)用于电源滤波，高频滤波用小电容，低频滤波用大电容。D3是一个led用以指示电源工况，其上的R1 510R即510.0Ω用以限流，防止led灯烧坏。
J3也是一个USB接口，提供5v电压，同时它也是一个模拟串口，其D-和D+引脚与ch340相应引脚连接构成一个串口设备。
stm32吃的是3v3将其VDD和VSS引脚分别连接到3v3和GND，就解决了stm32的吃饭问题。

注意：VBAT是stm32芯片的备用3.3v电源输入端，当没有备用电源是也需要将VBAT接到VDD上去。
VDDA和VSSA是模拟电源输入口，用以给stm32芯片内部ADC，复位电路供电因此必须分别接到VDD和VSS上。

复位电路

人工作久了容易自闭、精神恍惚，这时需要睡一觉就以重新焕发活力。stm32工作久了也容易“精神恍惚”————程序跑飞，也需要复位。

stm32的NRST引脚是复位信号接收引脚与RESET相连，芯片低电平复位。如上图所示，当芯片刚上电时，电容充电导通，此时RESET=0，芯片复位；当按下复位按钮时，RESET接地，芯片复位。

晶振电路

晶振是芯片的心跳，每一次脉冲激励芯片执行一条指令，因此晶振的重要性不言而喻。

上图是stm32的晶振电路，8M无源晶振，其中R9（1M）用于稳定晶振的脉冲波形，C8(20P)和C9(20P)一方面构成晶振起振的必要回路，另一方面匹配电容，同时还具有调节晶振电路频率的作用。

注意：OSC32IN是外部32.768K晶振输入口，可以直接接时钟信号，也可以不洁作IO用。OSCIN是外部系统时钟输入信号，可以接时钟信号，也可以不接做IO口用，此时stm32用芯片内部的RC电路起振产生时钟信号。

DHT11温湿度部分程序示例：

void DHT_Set_Output(void)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT_GPIO_PIN;                 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;          
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;         
    GPIO_Init(DHT_GPIO, &GPIO_InitStructure);        
    
}
void DHT_Set_Input(void)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DHT_GPIO_PIN;                 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;          
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;         
    GPIO_Init(DHT_GPIO, &GPIO_InitStructure);    
    
}
void DHT11_Init(void)
{
      //GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
     
         RCC_APB2PeriphClockCmd(DHT_RCC, ENABLE);     //使能端口时钟    
        DHT_Set_Output();
         DHT11.Tem_H = 0;
        DHT11.Tem_L = 0;
        DHT11.Hum_H = 0;
        DHT11.Hum_L = 0;
    
         //DHT_W_DATA=1;
             
}
/*******************************************************************************
* Function Name :  DHT11_Byte
* Description : 读取温湿度一个字节
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
int DH21_ReadByte(void)
{
    int data=0;
    char i;
    char cout;
    
    for(i=0; i<8; i++)
    {
        //读取50us的低电平
        cout=1;
        while(!DHT_ReadBit() && cout++);
        
        //延时30us之后读取IO口的状态
        delay_us(24);
        
        //先把上次的数据移位，再保存本次的数据位
        data = data << 1;
        
        if(DHT_ReadBit() == Bit_SET)
        {    
            data |= 1;
        }        
        
        //等待输入的是低电平，进入下一位数据接收
        cout=1;
        while(DHT_ReadBit() && cout++);
    }

    return data;
}
/*******************************************************************************
* Function Name :  DHT11_Read
* Description : 读取温湿度
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
int DHT11_ReadData(void)
{
    unsigned int cout = 1;
    unsigned int T_H, T_L, H_H, H_L, Check;

    //设置为IO口输出模式
    DHT_Set_Output();
    DHT_W_DATA=1;
    //1、MCU开始起始信号
    DHT_ResetBit();
    delay_ms(18);        //拉低至少18ms
    DHT_SetBit();        
    //delay_us(20);        //拉高20~40us
    
    //设置为IO口输入模式
    DHT_Set_Input();
    
    //2、读取DH21响应
    if(DHT_ReadBit() == Bit_RESET)
    {
        //等待80us的高电平
        cout = 1;
        while(DHT_ReadBit() && cout++);
        
        //等待80us的低电平
        cout = 1;
        while(!DHT_ReadBit() && cout++);
        delay_us(54);
        
        //读取8bit的湿度整数数据
        H_H = DH21_ReadByte();
        
        //读取8bit的湿度小数数据
        H_L = DH21_ReadByte();
        
        //读取8bit的温度整数数据
        T_H = DH21_ReadByte();
        
        //读取8bit的温度小数数据
        T_L = DH21_ReadByte();
        
        //读取8bit的校验和
        Check = DH21_ReadByte();
        
        if(Check == (H_H + H_L + T_H + T_L))
        {
            DHT11.Hum_H = H_H;
            DHT11.Hum_L = H_L;
            DHT11.Tem_H = T_H;
            DHT11.Tem_L = T_L;    
            return 1;
        }
        else
        {
            return 0;
        }
    }
    return 0;
}

/**
  * @brief  获取温度
  * @param  none.
  * @retval Temp, 温度值
  */
int DHT11_GetTem(void)
{
    return (DHT11.Tem_H << 8 | DHT11.Tem_L);
}

/**
  * @brief  获取湿度
  * @param  none.
  * @retval Hum,湿度值
  */
int DHT11_GetHum(void)
{
    return (DHT11.Hum_H << 8 | DHT11.Hum_L);
}

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