论文总字数：16855字

目 录

1.引言 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外发展现状以及研究方向 2

1.3本论文主要工作安排 4

2.总体方案设计 5

3.系统硬件设计 5

3.1核心控制器 5

3.2温度传感器 6

3.3显示模块 8

3.4蜂鸣器报警模块 8

3.5按键控制模块 9

3.6电源模块 9

3.7EEPROM模块 10

3.8JTAG模块 10

4.软件设计 11

4.1嵌入式实时操作系统μC/OS-II简介 11

4.2μC/OS-Ⅱ的移植 12

4.3实时任务的编写 13

4.3.1 温度采集任务 15

4.3.2 按键任务 15

4.3.3 数据存储任务 16

4.3.4 显示任务 16

4.3.5 报警任务 17

4.4 任务间的通信和调度 18

5.调试 18

5.1系统调试 18

5.2分析 21

6.总结 21

参考文献 21

致谢 23

附录-总电路图 24

基于μC/OSII系统的温度监测系统设计

钱志伟

，China

Abstract：This paper presents a new high-speed temperature acquisition and monitoring system based on real-time operating system, STM32 microprocessor and digital temperature sensor (DS18B20). The design uses embedded real-time operating system μC/OS-II, low power consumption, high reliability 32-bit processor STM32 as the master chip, with strong anti-interference, cheap, simple wiring, easy to control the digital temperature Sensor DS18B20 as a tool for collecting temperature, through the serial communication between devices to achieve the transmission of temperature data, the use of external key circuit temperature parameter settings, when the temperature exceeds the set range using the buzzer alarm. This paper focuses on the temperature acquisition scheme based on μC / OS-II graphical user interface. In the development summary, there have been many problems in the development process, but we will further explore the characteristics of the temperature monitoring system and make the right thinking.

Keyword： μC/OS-II，STM32， digital temperature sensor，DS18B20

1.引言

1.1研究背景及意义

现在，随着计算机和信息化快速的发展，信息化的时代已经司空见惯，各种信息非常丰富，尤其是数字信息技术和网络技术发展很高，只要我们想找基本上都可以通过网络来解决。与此同时，这些电脑与以往的PC都不再相同，而是从基于群集的超级计算机逐渐转变成内嵌在汽车、电脑内的微型CPU。对于一些许多类型的嵌入式系统的性能和形状的不同的PC来说改变了很多。时代在不断地改变，随着后PC时代的到来，我们生活中很多用品都发生了改变。最为常见的就是我们的手机，家里的电视，从按键变为触摸屏，从彩电变成液晶，日常生活中的内置产品有所增加。数字化时代的象征，不再是个人电脑，而是一种不同形式的嵌入式系统。嵌入式技术的快速进步，对计算机技术和微电子的组成产生了巨大的影响，对计算机的类型结构的改变也有着促进作用，由台式机变为方便携带的笔记本，形状大小越来越小。嵌入式系统的技术，也更加得到重视与发展，由原来的16位处理系统变成了现在的32位，嵌入式操作系统变的更加普遍，它与网络，互联网的联系愈加密切，在许多领域都有涉及例如，医院，通信，家电，工业等，让一些学者甚至专家认为后PC时代的领跑者将会是嵌入式技术。

在我们现在所在的环境中，温度对于我们来说是很重要的就像空气一样，伴随着我们不可缺少，所有的时间和温度我们都会与之接触。

我们现代的信息技术可以分为三种，其他的都是以这三种为基础。第一种是信息传输也就是我们通常所说的通信技术，第二种是信息采集就是我们研究的传感技术第三种是信息处理利用计算机对我们所获得的信息加以整合处理。在以这些信息技术为基础之上传感器成为信息技术中关键的物品，就如生活必需品一样，特别是在工农业生产，科研和生活等领域，温度传感器受到了人们的欢迎。温度和工业相互联系是在工业革命以后日益密切的。在许多行业都被广泛的运用，例如玻璃，医药，学校，钢铁等行业进行投入使用，可以说大约80％的工农业部门都要将考虑温度带来的问题和困难。温度将会成为工业生产的关键因素，导致了温度传感器的研究与发展，使得温度传感器得到重视。

目前，研究出来的新型传感器都在以网络化方向发展改变。正在使用硅半导体集成工艺制造的集成传感器也比较受到人们的欢迎。在1980年模拟集成温度传感器的发明，为集成IC的温度测量和模拟信号输出的功能带来了便利，可以由温度传感器集成到单个芯片来实现。集成模拟温度传感器的主要功能是单个功能的功能（仅测量温度）。价格低，温度误差小，响应速度在同一时间非常快，很远，小尺寸的传输距离也可以温度测量，微功率，非线性校准与外部电路是很容易的。内置传感器是国内外常见的应用，一些比较经典的产品如AD590。有些好的控制器如模拟集成电路温度控制器，其内置可编程的温度控制器，较为典型的是LM56和MAX6509。还有一些加强温度控制器它也包括一些固化程序，它是有点类似于智能温度传感器。不同的是它是独立的，工作不受别的微处理器控制。温度智能传感器是90年代德国人发明的，它的产生对计算机技术的成果有了巨大的评价，为以后的发展奠定了基础。

现在，国内外已经研究出来许多比较智能的温度传感器更加的贴切我们的生活方便我们使用。最普遍使用的就是温度传感器，温度传感器运用于许多领域，如工业，医疗，食品业等。后来在温度传感器的基础上人们又研究出智能温度传感器，智能温度传感器更是受到人们的青睐。这些产品中，例如中央控制器（CPU），多路复用器，随机存取存储器（RAM）甚至只读存储器（ROM）也可用。智能温度传感器的优点就是能够适应不同的微控制器，还可以将不同的温度关联起来，方便查看和管理。为了实现通过硬件和软件的软件功能测试，软件的开发水平也决定了智能化和谐。

在我国，大多数温度测量系统，一般都是利用模拟传感器来探测温度，然后通过收到的模拟信号进行微处理，最后将数字温度值进行转换。这将会导致误差等问题，如果不会处理，或是没有及时处理，甚至处理的方法有误，那么对于整个系统来说将会大大降低性能，并且基于我国目前的发展水平，模拟传感器还没有普遍，因此价格比较昂贵，最终会使整个温度采集系统的成本效益降低。

在国外，为了能够满足时代的要求，跟上时代的步伐，温度传感器的研究与发展也多元化，不仅仅是单一方向的发展。由于当代信息化的快速发展，对传感器的需求越加增多，传感器逐渐发展的更小，更实用。截止今日，就国外的企业而言许多符合现代工农业的数字温度传感器被研发并投入使用，它们能够满足温度检测和控制的要求。数字温度传感器的有点有很多，他们有着抗滋扰能力强，价格便宜，接线方便，容易控制的优点。DS18B20是DALLAS半导体公司开发的，每个芯片都是不一样的，都是由32位编码组成的，可以通过网络寻址;分辨率可以达到程9到12位，为了能够方便客户的使用，芯片的最高精 度甚至可达0.0625℃; 与之前的传感器不同，我们还增加了搜索功能，可以根据报警搜索命令识别并辨认超过编程温度的设备; 对于数据线连接可以提供零功率等待，具有独特的功率和信号组合。上述的特点使得DS18B20非常适合多点网络，能够建设高精度的温度测量系统，对每个测点温度都能精确地采集，可以通过显示的温度数据来判断是否超出了预设的温度，如果一旦超出了限定的温度就会自动报警。随着人们对工业的研究，工业生产过程也在逐渐变的复杂，工业上对多点检测的精确性和及时性也越加严格。举个例子，在工厂生产车间中需要对温度进行监测。工业生产在中国占有较大的比重，它大大促进了国家经济建设。目前许多国内工厂采用普通R电阻测温，对温度掌控不够准确，测量温度精确度低，导致生产车间中一些物料损坏;而生产过程中最重要的组成部分是温度检测的及时性和准确性。DS18B20是具有可编程功能的单总线设备，可用于许多不同的地方，例如用于冰箱温度监控，医院，制药公司，仓库温度监控，环境监测，商场中央空调监控，农田温室等。所以，我们对数字温度传感器的改进与研究，实现更精确的多点温度监测很重要。

1.2国内外发展现状以及研究方向

目前，智能温度传感器正向多方面研究与发展，向着多元化的方向发展。随着着网络传感器和虚拟传感器的发展，单片机温度测量系统等开发，以及加快研发的速度。

（1）提高温度测量的精准率和分辨率

从1990年以来，智能温度传感器，温度较低精度，分辨率第一次被8位A / D转换器转换为一摄氏度。目前，国外，使用9〜12 A / D转换器，高分辨率，已经推出了各种智能高分辨率温度传感器，分辨率可以精确至0.0625度。与此同时，为了能够增加转换率，一些芯片具有快速逐次比较型A / D转换器。^[1]

（2）在原有的基础上增加测试功能

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：16855字

相关图片展示：