STM32F103单片机小型苗圃温度控制系统设计(3)
2.2硬件介绍
此花卉苗床恒温控制系统主要由主控制模块、温度采集模块、触摸显示屏模块、加热模块、通讯模块、时钟电路、电源电路、报警电路等组成。系统框图如图2.2.1所示：
本系统以STM32F103VET6为核心，按照预先编写的程序从温度传感器DS18B20上读取温度数据，并通过一套PID算法将测量值与设定值进行比较输出到加热装置，以实现对密闭苗床的加热，在整个控制输出过程中采用3.2英寸的TFT触摸屏直观、简便的显示和调整系统数据，时钟电路、电源电路则实现芯片的正常运行，通讯模块则作PC机与STM32之间的通讯介质。
2.3软件介绍
本系统程序部分采用Keil4 MDK 作为开发平台，C语言为编程语言的模块化设计方法，在整个程序中包含有主程序模块、PID函数、初始化函数、加热器控制函数、中断服务模块、通讯模块等模块组成。其流程图如下：
初始化函数主要针对GPIO、时钟、触摸屏、中断、串口通讯使用时经行初始化，使各元件能有正常有序的运行。温度数据的读取主要由STM32以单总线的形式向DS18B20读取，它主要通过与DS18B20达成协议读取其值。PID函数是数据的处理核心部分，他将测量值与设定值进行多次对比并运用PID算法使输出更加平滑，控制更加迅速。
3、主要模块介绍及其设计方法
3.1 MCU介绍
3.1.1 STM32介绍
STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当0.5mA/MHz。STM32F103VET6芯片实物图见图3.1.1
图3.1.1 STM32F103VET6芯片实物图
3.1.2 STM32F103性能介绍
STM32系统结构图见3.1.2：
1、内核：ARM 32位的Cortex™-M3 CPU
− 最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达 1.25DMips/MHz(Dhrystone2.1)
− 单周期乘法和硬件除法
2、存储器
− 从64K或128K字节的闪存程序存储器
− 高达20K字节的SRAM
3、时钟、复位和电源管理
− 2.0～3.6伏供电和I/O引脚
− 上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测器(PVD)
− 4～16MHz晶体振荡器
− 内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器
− 内嵌带校准的40kHz的RC振荡器
− 产生CPU时钟的PLL
− 带校准功能的32kHz RTC振荡器低功耗
− 睡眠、停机和待机模式
− VBAT为RTC和后备寄存器供电
4、2个12位模数转换器，1μs转换时间(多达16个输入通道)
− 转换范围：0至3.6V
− 双采样和保持功能
− 温度传感器
5、 DMA：
− 7通道DMA控制器
− 支持的外设：定时器、ADC、SPI、I2C和USART
6、多达80个快速I/O端口
− 26/37/51/80个I/O口，所有I/O口可以映像到16个外部中断；几乎所有端 口均可 容忍5V信号
7、调试模式
− 串行单线调试(SWD)和JTAG接口
8、多达7个定时器