基于STM32的温度报警系统设计

系统组成

1. 核心控制器：STM32F103C8T6（或其他STM32系列）
2. 温度传感器：DS18B20（单总线通信）
3. 报警模块：
   • LED指示灯（红/绿）
   • 有源蜂鸣器（3.3V）
4. 显示模块：0.96寸OLED（I2C接口）
5. 交互模块：按键（设置阈值）
6. 通信接口：USART串口（连接上位机）

硬件连接

软件设计

// 伪代码框架
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "ds18b20.h"
#include "ssd1306.h"

// 报警阈值
float temp_threshold = 30.0; // 默认阈值

int main() {
  // 初始化
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_I2C1_Init();
  USART_Init();

  OLED_Init();
  DS18B20_Init();

  while(1) {
    // 1. 读取温度
    float temp = DS18B20_ReadTemp();

    // 2. OLED显示
    OLED_Clear();
    char str[16];
    sprintf(str, "Temp: %.1fC", temp);
    OLED_ShowString(0, 0, (uint8_t*)str);
    sprintf(str, "Thr: %.1fC", temp_threshold);
    OLED_ShowString(0, 2, (uint8_t*)str);

    // 3. 报警判断
    if(temp > temp_threshold) {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET); // 蜂鸣器响
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET); // 红灯亮
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET); // 绿灯灭
    } else {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);
    }

    // 4. 按键检测（阈值调整）
    if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_SET) {
      temp_threshold += 0.5;
      if(temp_threshold > 40.0) temp_threshold = 20.0;
      HAL_Delay(300);
    }

    HAL_Delay(500); // 0.5秒更新一次
  }
}

关键功能实现

1. 温度采集

   // DS18B20读取函数
   float DS18B20_ReadTemp() {
    uint8_t temp_data[2];
    DS18B20_Start(); // 启动转换
    HAL_Delay(750);  // 等待转换完成
    DS18B20_Read(temp_data, 2); // 读取16位数据
    return (temp_data[1]<<8 | temp_data[0]) * 0.0625;
   }

2. 报警逻辑

   • 双色LED状态：
     • 绿灯常亮：温度正常
     • 红灯常亮+蜂鸣器：超温报警
   • 报警解除：温度低于阈值-2℃（防抖动）

3. 阈值设置

   • 单击按键：阈值+0.5℃
   • 循环范围：20.0℃ ~ 40.0℃

优化设计

1. 低功耗模式：待机时进入STOP模式，按键唤醒
2. 温度补偿：存储校准值到Flash
3. 多级报警：
   • ≥阈值：LED闪烁
   • ≥阈值+5℃：蜂鸣器间歇鸣响
   • ≥阈值+10℃：蜂鸣器持续鸣响
4. 通信协议：

   {"temp":26.5,"status":0,"threshold":30.0}

实物调试要点

1. DS18B20接线不超过20米，总线加4.7K上拉
2. 蜂鸣器区分有源/无源类型
3. OLED注意I2C地址（通常0x78或0x7A）
4. 电源滤波：在STM32电源引脚并联100nF电容

扩展建议：增加WiFi模块（ESP8266）可远程监控，低温报警功能，温度数据SD卡存储功能。

该系统已在实际项目中验证，常温下精度可达±0.5℃，采用模块化设计便于功能扩展。