硬件配置假设 微控制器: STM32F103C8T6 温度传感器: DS18B20 (1-Wire接口) 显示: 4位共阳极7段数码管 (通过74HC595驱动) 报警: 蜂鸣器 串口通信: USART1 (用于设置Tmax)用这些原件写一个keil代码实现1.设计一个数字温度计，能在LED上实时显示当前环 境的温度T，能够设定温度上限值Tmax，如果T > Tmax 时系统报警； 2.LED采用7段数码管，7段数码管可以外扩； 3.温度设定值Tmax和当前温度测量值T要分别显示； 4.Tmax值通过串口或者键盘进行设定； 5.报警方式可以使用蜂鸣器或者LED灯；

<think>我们使用STM32F103C8T6微控制器，需要实现以下功能：1.使用DS18B20温度传感器获取实时温度。2.使用7段数码管（这里假设是共阴极，使用移位寄存器如74HC595驱动）显示实时温度。3.通过USART1串口通信接收用户设定的Tmax值（最大温度阈值）。4.当温度超过Tmax时，启动蜂鸣器报警。硬件连接假设：-DS18B20:使用单总线协议，连接至PB12（或其他GPIO，这里假设PB12）。-7段数码管：通过74HC595驱动，连接至SPI1（PA5为SCK，PA7为MOSI，另需一个锁存引脚，这里假设PA4）。-USART1:PA9为TX，PA10为RX。-蜂鸣器：连接至PB8（低电平触发或高电平触发，根据实际电路，这里假设高电平触发）。步骤：1.初始化系统时钟，配置相关外设（GPIO、SPI、USART、定时器等）。2.初始化DS18B20，读取温度值。3.初始化USART1，用于接收Tmax设定值（通过串口中断接收）。4.初始化数码管显示（通过SPI发送数据到74HC595）。5.主循环中不断读取温度，显示温度，并判断是否超过Tmax，如果超过则启动蜂鸣器，否则关闭。注意：由于DS18B20是单总线设备，需要严格的时序，因此建议使用定时器来产生延时，或者使用查询方式（但要注意避免长时间阻塞）。代码结构：-包含必要的头文件（stm32f10x.h）-定义相关引脚-DS18B20驱动函数-数码管显示函数（包括数字到7段数码管编码的转换）-USART1初始化和中断服务函数（用于接收Tmax）-蜂鸣器控制函数由于代码较长，我们将分模块编写。首先，我们定义各个外设的引脚：1.DS18B20数据线：PB122.74HC595锁存引脚：PA4（我们使用SPI1，SCK=PA5,MOSI=PA7，锁存信号用普通GPIOPA4）3.USART1：PA9(TX),PA10(RX)4.蜂鸣器：PB8接下来，我们开始编写代码。注意：在Keil中，需要配置正确的时钟（通常使用8MHz外部晶振，然后通过PLL倍频到72MHz）。由于代码量较大，我们只写出主要部分的代码，省略一些细节（如系统时钟初始化，可以用默认的HSI，但为了准确，建议使用外部晶振）。我们使用库函数（标准外设库）来编写。步骤：1.配置RCC，开启所需外设的时钟（GPIOA,GPIOB,USART1,SPI1）。2.配置GPIO：将DS18B20的引脚配置为开漏输出（因为单总线要求），蜂鸣器引脚为推挽输出，数码管相关引脚：SPI1的SCK和MOSI配置为复用推挽输出，锁存引脚PA4为推挽输出。3.配置SPI1为主模式，8位数据帧，高位在前，时钟分频（根据74HC595的要求，速度不要太快）。4.配置USART1，波特率115200，8位数据，无校验，1停止位，使能接收中断。5.编写DS18B20的初始化、写字节、读字节函数，以及读取温度函数。6.编写数码管显示函数：将温度值（浮点数或整数）转换为数码管段码，并通过SPI发送，然后锁存。7.在USART1中断服务函数中，接收串口发送的Tmax设定值（假设发送的是字符串，如“30.5”），然后转换为浮点数。8.主循环：读取温度，显示温度，比较温度与Tmax，控制蜂鸣器。注意：DS18B20读取温度需要一定时间（典型为750ms），所以不能频繁读取，可以每1秒读取一次。我们使用一个定时器（如TIM2）来定时读取温度。由于功能较多，我们简化处理：不使用定时器中断，而是使用主循环中的延时（实际应用中建议使用定时器中断来管理）。由于代码较长，我们分部分实现。首先，包含头文件和定义：</think>以下是基于STM32F103C8T6的数字温度计Keil实现方案，包含DS18B20温度采集、7段数码管显示、USART1串口设置Tmax值及蜂鸣器报警功能： ### 核心功能实现代码 ```c #include "stm32f10x.h" #include "delay.h" // 硬件定义 #define DS18B20_PIN GPIO_Pin_12 // PB12连接DS18B20 #define BUZZER_PIN GPIO_Pin_8 // PB8连接蜂鸣器 #define LATCH_PIN GPIO_Pin_4 // PA4数码管锁存 // 全局变量 float current_temp = 0.0; float Tmax = 30.0; // 默认阈值 uint8_t rx_buffer[10]; uint8_t rx_index = 0; // DS18B20初始化 void DS18B20_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOB, DS18B20_PIN); } // 单总线写时序 void DS18B20_Write(uint8_t data) { for(uint8_t i=0; i<8; i++) { GPIO_ResetBits(GPIOB, DS18B20_PIN); delay_us(2); GPIO_WriteBit(GPIOB, DS18B20_PIN, (data & 0x01) ? Bit_SET : Bit_RESET); delay_us(60); GPIO_SetBits(GPIOB, DS18B20_PIN); data >>= 1; delay_us(2); } } // 单总线读时序 uint8_t DS18B20_Read(void) { uint8_t value = 0; for(uint8_t i=0; i<8; i++) { GPIO_ResetBits(GPIOB, DS18B20_PIN); delay_us(2); GPIO_SetBits(GPIOB, DS18B20_PIN); delay_us(12); if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, DS18B20_PIN)) value |= 0x01 << i; delay_us(50); } return value; } // 获取温度值 float DS18B20_GetTemp(void) { uint8_t tempL, tempH; int16_t temp; DS18B20_Write(0xCC); // 跳过ROM DS18B20_Write(0x44); // 启动温度转换 delay_ms(750); DS18B20_Write(0xCC); DS18B20_Write(0xBE); // 读取温度寄存器 tempL = DS18B20_Read(); tempH = DS18B20_Read(); temp = (tempH << 8) | tempL; return temp * 0.0625; } // 数码管显示初始化 void Seg7_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); // SPI1配置 (PA5-SCK, PA7-MOSI) GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 锁存引脚配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LATCH_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_1Line_Tx; SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_32; SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); } // 数码管段码表 (共阴极) const uint8_t seg7_table[] = { 0x3F, // 0 0x06, // 1 0x5B, // 2 0x4F, // 3 0x66, // 4 0x6D, // 5 0x7D, // 6 0x07, // 7 0x7F, // 8 0x6F, // 9 0x80 // 小数点 }; // 显示温度值 void Seg7_DisplayTemp(float temp) { uint8_t digits[4]; int16_t temp_int = (int16_t)(temp * 10); // 保留1位小数 digits[0] = seg7_table[temp_int / 1000]; // 百位 digits[1] = seg7_table[(temp_int % 1000) / 100]; // 十位 digits[2] = seg7_table[(temp_int % 100) / 10]; // 个位 digits[3] = seg7_table[temp_int % 10] | 0x80; // 小数位+小数点 // 发送数据到74HC595 GPIO_ResetBits(GPIOA, LATCH_PIN); for(int i=0; i<4; i++) { while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET); SPI_I2S_SendData(SPI1, digits[i]); } GPIO_SetBits(GPIOA, LATCH_PIN); } // USART1初始化 void USART1_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // TX (PA9) GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // RX (PA10) GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); USART_InitTypeDef USART_InitStructure; USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn); USART_Cmd(USART1, ENABLE); } // 蜂鸣器控制 void Buzzer_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BUZZER_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO_ResetBits(GPIOB, BUZZER_PIN); } void Buzzer_Alert(uint8_t state) { GPIO_WriteBit(GPIOB, BUZZER_PIN, state ? Bit_SET : Bit_RESET); } // USART1中断服务函数 void USART1_IRQHandler(void) { if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) { uint8_t data = USART_ReceiveData(USART1); if(data == '\n') { rx_buffer[rx_index] = '\0'; Tmax = atof((char*)rx_buffer); rx_index = 0; } else if(rx_index < sizeof(rx_buffer)-1) { rx_buffer[rx_index++] = data; } } } int main(void) { SystemInit(); Delay_Init(); DS18B20_Init(); Seg7_Init(); USART1_Init(); Buzzer_Init(); while(1) { current_temp = DS18B20_GetTemp(); Seg7_DisplayTemp(current_temp); // 超温报警 if(current_temp > Tmax) { Buzzer_Alert(1); } else { Buzzer_Alert(0); } // 串口发送当前温度 char msg[32]; sprintf(msg, "Temp:%.1fC Tmax:%.1fC\n", current_temp, Tmax); for(char *p = msg; *p; p++) { while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); USART_SendData(USART1, *p); } Delay_ms(1000); } } ``` ### 硬件连接说明 | 外设 | STM32引脚 | 说明 | |-------------|-----------|-----------------------| | DS18B20 | PB12 | 单总线温度传感器 | | 74HC595 | | | | - DATA | PA7 | SPI1 MOSI引脚 | | - CLK | PA5 | SPI1 SCK引脚 | | - LATCH | PA4 | 锁存信号 | | USART1_TX | PA9 | 连接PC串口 | | USART1_RX | PA10 | 接收Tmax设置命令 | | 蜂鸣器 | PB8 | 高电平触发报警 | ### 功能说明 1. **温度采集**： - 使用单总线协议读取DS18B20温度值 - 精度0.1℃，测量范围-55℃~+125℃ - 每秒更新一次温度数据 2. **数码管显示**： - 通过74HC595驱动4位数码管 - 显示格式：XX.X℃（如25.5℃） 3. **串口通信**： - 波特率9600bps，8N1格式 - 接收指令格式："30.5\n"（设置Tmax=30.5℃） - 主动上报："Temp:25.5C Tmax:30.0C\n" 4. **报警功能**： - 当温度超过Tmax时触发蜂鸣器 - Tmax默认值30.0℃，可通过串口修改 ### 使用说明 1. 通过串口终端发送温度阈值（如"35.0\n"） 2. 系统每秒上报当前温度和设定阈值 3. 当温度超过设定值时蜂鸣器持续报警 4. 数码管实时显示当前温度值 > 注意：实际使用需根据数码管类型（共阴/共阳）调整段码表，蜂鸣器驱动电路需匹配电平特性[^1]。