一、項目背景

隨著人們生活水平的不斷提高，對居住環境的舒適度要求也越來越高。空調作為一種重要的家電設備，已經成為了現代家庭中必不可少的一部分。本文介紹了一種基于STM32的智能空調設計方案，可以自動地根據環境溫度進行溫度調節。

二、設計思路

2.1 整體構架

智能空調系統由溫度檢測傳感器、微控制器、OLED顯示屏、按鍵及直流電源等組件構成。傳感器用于檢測環境溫度，通過微控制器進行處理后，將結果輸出到OLED顯示屏上展示。按鍵可根據需求調整預設閥值，切換模式等操作。

2.2 硬件設計

（1）溫度檢測傳感器

選擇DS18B20數字溫度傳感器作為本系統的溫度檢測器件。該傳感器具有精度高，響應速度快等特點，可以滿足該系統的檢測需求。

（2）微控制器

使用STM32F103系列的微控制器，在該控制器活躍的生態環境下，以及其先進的處理能力，可以對信號進行快速采集、處理和控制。

（3）OLED顯示屏

本系統使用的是一塊128 * 64 OLED顯示屏，顯示屏具有高亮度、高對比度和低功耗等優點，易于與STM32微控制器進行通信。

2.3 軟件設計

在軟件設計方面，實現了溫度檢測傳感器數據的采集，使用處理算法對數據進行處理，根據預設閥值自動調節溫度，同時可以根據用戶需求，切換制冷、制熱和關閉等3種模式。最后，將結果通過OLED顯示屏進行輸出。

三、代碼設計

3.1 DS18B20溫度檢測代碼

#include "main.h"
 #include "delay.h"
 ?
 #define GPIO_PORT_TEMP     GPIOA        //溫度數據引腳所在的端口
 #define GPIO_PIN_TEMP      GPIO_Pin_0   //溫度數據引腳所在的引腳編號
 ?
 #define RCC_PORT_TEMPP     RCC_APB2Periph_GPIOA  // 溫度引腳所在端口時鐘號
 ?
 void USART_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch );
 ?
 void delay_us(uint32_t us){     // 延時us微秒函數
     uint8_t i;
     for(i=0;i< us;i++){
         asm("nop");  
     }
 }
 ?
 float get_temp(){   // 獲取溫度函數
     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復位
     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);                                   
 ?
     //查詢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);     
 ?
     //通信開始
     GPIO_ResetBits(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP );  
     delay_us(480);                                  
     GPIO_SetBits(GPIO_PORT_TEMP , GPIO_PIN_TEMP );    
     delay_us(60);                                   
 ?
     //讀取溫度數據
     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);
 ?
     //讀取溫度小數點數據
     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);   // 將溫度整數位和小數位轉換為十進制
 }
 ?
 int main(void){
 ?
     char temp_buf[20];  // 接收溫度值的臨時緩沖區
 ?
     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();  // 獲取當前溫度值
         sprintf(temp_buf,"temp:%0.1f
",temp_get);  // 將溫度值格式化為字符串輸出
         for(int i=0;i< strlen(temp_buf);i++){  // 逐字符發送溫度值至串口
             USART_SendByte(USART1,temp_buf[i]); 
         }
         delay_ms(1000);  // 延時1s后再次獲取溫度值
     }
 }
 ?
 void USART_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch ){
     while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TXE) == RESET);     
     USART_SendData(pUSARTx,ch);
 }

3.2 OLED顯示屏代碼

#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顯示屏
 ?
     while(1){
         OLED_ShowString(0,0,"1234");  // 在OLED顯示屏上顯示字符串“1234”
         delay_ms(500);  // 延時500ms
         OLED_Clear();  // 清空OLED顯示屏
     }
 }
 ?
 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;         //配置開漏輸出
     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;                     // 數傳比率 2
     I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1 = 0x00;                              // 地址1, 設備地址
     I2C_InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;                            // 開啟I2C應答機制
     I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; //設備地址長度為 7 位
     I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = 400000;                             // 時鐘速度為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總線空閑
     I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);               //發送起始信號
     while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
     I2C_Send7bitAddress(I2C1,0x78,I2C_Direction_Transmitter);//選擇寫入模式，發送從機器OLED的地址0x78
     while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
     I2C_SendData(I2C1,0x00);                      //發送控制字節0x00表示寫入指令
     while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
     I2C_SendData(I2C1,com);                       //寫入要發送的指令
     while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
     I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);                //停止信號，傳輸結束
 }
 ?
 void write_data(unsigned char data){
     while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY));  //等待I2C總線空閑
     I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);              //發送起始信號
     while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
     I2C_Send7bitAddress(I2C1,0x78,I2C_Direction_Transmitter); //選擇寫入模式，發送從機器OLED的地址0x78  
     while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
     I2C_SendData(I2C1,0x40);                     //發送控制字節0x40表示寫入數據
     while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
     I2C_SendData(I2C1,data);                     //寫入要發送的數據
     while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
     I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);               //停止信號，傳輸結束
 }

審核編輯：湯梓紅