基于STM32设计的智能空调

发布时间：2024-12-31 20:01

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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 }

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