课程名称物联网应用系统开发
swi.t专业物联网工程
课程设计任务书
设计题目：基于PID的恒温控制系统、智能家居控制系统
设计内容与要求：
设计内容：1. 采用STM32F103ZET6开发板为硬件开发平台，设计实现RTC 时间显示，温湿度检测，PID参数调节，PWM控制电机等功能。2. 采用STM32主控芯片，ZigBee无线通信方式及LD3320语音识别芯片实现家居环境数据的采集、显示、智能调节、语音识别及控制。 设计要求：
1. 掌握硬件原理图，熟悉STM32编程。
2. 相关寄存器的配置；
3. 常用传感器原理与数据采集；
4. 提交符合要求、内容完整的设计报告。
指导教师：
年月日
课程设计评语
成绩：
指导教师：_______________
年月日
项目一基于PID的恒温控制系统
1概述
1.1选题意义
与龙同行
近年来随着电子信息技术的飞速发展，人类的生活发生了很大的变化，尤其是随着大规模集成电路的出现，微型计算机应运而生，让人类社会进入了一个崭新的时代。但是因为微型计算机成本较高，在很多工业控制中并不是最好的选择。所以单片机因为价格低廉、可靠性高，性能稳定以及独特的定时、计数功能而被广泛的应用在工业控制，工业生产，家用电器制造等方面，单片机的应用在不断的走向深处，在实时检测与自动控制的单片机应用系统中，单片机一般是用来做核心部件的，由具体的硬件结构与控制对象的特点，和软件相结合来加以完善。 温度是表示物体冷热程度的物理量，工农业生产过程中温度是一个非常重要的参数。温度测量在产品生产，工业设计，能源节约中发挥到了关键性的作用。随着科学技术的进步和生产的需要，温度传感器不断更新和丰富起来。温度作为一个模拟量，如果采用合适的技术和元件，把模拟的温度量转化为数字量虽然说不难，但电路比较复杂，成本也太高。温度测量中测量温度是重点，本设计中单片机温度测量同样如此。 温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。由于温度自身的一些特点，如惯性大、滞后现象严重、难以建立精确的数学模型等，传统的控制方式由于其控制精度不高、不能及时的跟踪对象特性变化等原因造成控制系统性能不佳。本设计基于这一点，选用具有高性能而又经济的STM32单片机作为控制器，所用算法为位置型PID控制算法，完成了对系统的设计。设计方案具有可行性和一定的推广性，若能够应用于实际生产生活中，将会对提高企业自动化水平、降低生产成
本、减轻工人劳动强度、提高生活质量等方面起到积极的促进作用。
linpack
1.2设计目标
该设计主要由单片机最小系统模块，温湿度采集模块、显示模块和键盘模块，电机模块，报警模块等构成，以STM32单片机作为核心处理器。 主要完成的功能有以下几点：对室内温度进行实时检测、按键设定温度、将
检测的和设定温度显示出来、当温度超限时报警并启动电机进行温度调控。
2总体设计
2.1总体方案
电路总体可以分为温度采集模块、单片机STM32最小系统模块、电机驱动模块、按键模块、报警模块以及显示模块等。以STM32单片机最小系统作为核心控制电路，传感器采集温湿度作为STM32 的输入，电机驱动模块、TFTLCD2.8寸液晶屏，以及按键模块作为STM32 的输出。采集温度方面由DHT11温度传感器来完成，它是一个数字温度传感器、内置模数转换，可直接与单片机相连接。而TFTLCD2.8寸液晶显示屏是插针式，也可以直接与单片机相连接。通过DHT11传感器采集当前的温湿
共轭亚油酸度值、经单片机将其处理后的数据送到TFTLCD液晶显示屏来进行显示，主要显示测得的实时温度与设定的温度上下限。利用键盘设置温度阈值，如果当前采集的实时温度不在设定的温度阈值范围之内，则由STM32单片机发出指令来控制电机驱动模块，使电机正常工作来实现室内温度控制。
2.2设计框图
图2—1 功能模块框图
3详细设计与实现
3.1STM32最小系统模块
1.STM32F103ZET6简介
STM32F103ZET6算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大、可用软件编程
实现各种算法和逻辑控制，F 表示通用类型，103 表示增强型，E 表示 512K字节的闪存存储器，Z表示有144管脚，可用IO（input /output）112个，剩余的管脚：电源（电源不止一个，为了提高芯片的稳定驱动能力，一个或几个模块用一个电源，）启动设置，复位，程序下载等的配置。
2.模块功能
用字母表示数教学设计
该模块的主要任务是完成发出的降温操作。单片机STM32F103ZET6做CPU，DHT11采集温湿度直接输出数字信号，单片机进行处理与执行。当温度高于设定的温度时，单片机向温度控制执行电路发送降温命令，同时LED1灯闪烁蜂鸣器报警，提醒使用者温度过高正在进行降温，启动风机等操作。
3.2DHT11温湿度采集模块
1.DHT11简介雯雯工地农民工灌浆
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电
阻式感湿元件和一个NTC 测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供
2.DHT11工作原理
DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，当前小数部分用于以后扩展，现读出为零.
操作流程如下: 一次完整的数据传输为40bit，高位先出。
数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据 +8bit温度整数数据+8bit 温度小数数据 +8bit校验和
数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。
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