嵌入式系统实验报告:基于嵌入式平台的温度监控与报警系统设计与实现

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本实验报告详细介绍了基于嵌入式平台的温度监控与报警系统设计与实现,涵盖硬件设计(嵌入式开发板、温度传感器、液晶显示屏、蜂鸣器)、软件设计(数据采集、处理、报警控制)以及系统实现和实验结果分析。系统能实时显示温度并触发报警,适用于嵌入式系统在工业自动化、智能家居等领域的应用。

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摘要:
本实验旨在设计和实现一个基于嵌入式平台的温度监控与报警系统。通过使用传感器采集环境温度数据,并将其实时显示在液晶显示屏上。当温度超过预设阈值时,系统将触发报警并通过蜂鸣器发出警报。本报告将详细介绍系统的硬件设计和软件实现,并提供相应的源代码。

一、引言
嵌入式系统是一种特殊的计算机系统,具有紧凑、高效、低功耗等特点,广泛应用于各个领域。温度监控与报警系统是嵌入式系统在实际应用中常见的一种场景,它可以在实时监测温度变化并及时做出相应的报警响应。本实验将使用嵌入式平台设计和实现一个简单的温度监控与报警系统。

二、系统设计

  1. 硬件设计
    本实验所需的硬件设备包括嵌入式开发板、温度传感器、液晶显示屏和蜂鸣器。嵌入式开发板作为系统的主控制单元,用于接收传感器采集的温度数据并控制液晶显示屏和蜂鸣器的输出。

  2. 软件设计
    系统的软件设计主要包括数据采集、数据处理和报警控制三个部分。

数据采集:通过温度传感器采集环境温度数据。传感器的数据输出通过模拟信号输入引脚连接到嵌入式开发板上的模拟输入引脚。

数据处理:开发板通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号,并通过内置的ADC模块将转换后的数字信号读取到内存中。然后,系统对数据进行处理,包括温度值的计算和显示格式的转换。

报警控制:系统设定一个预设的温度阈值,当采集到的温度值超过该阈值时,系统触发蜂鸣器发

首先应该介绍STM32F411RET6的内部温度传感器: 首先此温度传感器主要用于测量设备所处环境的周围温度。 当没有使用此温度传感器时,传感器将处于断电模式。 主要的性能: •所支持的温度范围:-40℃到125℃ •测量的精度:±1.5℃ 然后是读取芯片内部的温度传感器: ①选择ADC1_IN18作为输入通道。 ②选择一个采样的时间,但必须要大于用户参考手册上所指定的最小采样时间。 ③通过置位ADC_CCR寄存器中的TSVREFE标志位,使得温度传感器从掉电模式唤醒。 ④开始ADC传唤通过置位SWSTART(或者通过外部的触发) ⑤读取ADC数据寄存中的数值 ⑥使用下面的公式来计算温度: Tempereture={(V_SENSE-V25)/Avg_Slope}+25 在这个公式里面: —V25在25℃下的值 —Avg_Slope为给定的温度的斜率 通过查看电气特性手册来获得给定的V25和Avg_Slope的值 注意: 传感器在他能够正确的范围内输出V_SENSE之前,从掉电模式到唤醒有一个起始的时间。同样,ADC的上电也有一个起始的时间,因此为了使这个延时最小化,ADON和TSCREFE标志位可以在同一个时间被置位。 温度传感器的输出电压的改变温度是呈现出线性关系的。这个线性函数的偏移是依赖于每一个芯片上处理器的不同。 内部温度传感器更加适合那些用来察觉温度不差异的应用中,而非用于获取绝对的温度值,如果想要获取到精确的温度值,请使用一个外部的温度传感器来代替。 现在是相关的ADC初始化的代码和获取温度代码部分截图: 然后是主函数的读取,并且串口打印出来: 最后是套入用户手册所给出公式计算出的温度的结果: 然后下一步是调试W5500进行网络连接,并把温度数据上传到网络
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