前言
市面上大多额温计、测温计精度偏差太大。
而水银温度计,等待时间又太久。
因此就产生了用STM32自己做一个——精度高、便宜、测速快 的产品级 温度仪/体温计的想法。
01
这个温度仪的亮点?
”1精度高,误差小于0.1度
2带有显示屏,可实时查看测温数据
3支持蓝牙传输,支持BLE和SPP
4可直接用手机或电脑接收温度数据
5可以DIY设置报警功能,方便看护儿童时,不知道什么时候又温度升高了,都不敢打个盹
6运行时间长,可以连续使用12个小时以上
7解决 儿童生病时不愿意配合量体温,以及腋下量体温时,不能实时了解发烧情况
那如何通过【硬件、外型、软件设计】实现出这样一个产品级的体温计呢?一起来看看!
02
硬件设计
”
系统框图
原理图
PCB
下面就将电路拆分为5个部分,一 一分析一下电路原理。
01
电源部分
充放电芯片采用TP4057,该芯片便宜,支持升压,确保系统供电稳定。
这里通过Type-C给产品充电。
由于系统采用3.3V供电,因此用LDO进行电压转换。
其锂电池采用200ma容量,规格如下:
连接方式是焊接,预留了2.54排针,方便调试。
Type-C选择了microUSB。
02主控部分
系统主控采用stm32f030c8t6。
该主控可实现以下功能:
-
ADC采集,也就是检测锂电池电量;
-
串口通信,控制蓝牙芯片,进行数据发送;
-
IIC通信,控制温度传感器,配置以及初始化,最重要的是读取温度;
-
IIC通信,显示电量、蓝牙连接状、实时温度、测量时长等。
-
其它可扩展功能
03蓝牙部分
这里采用KT6368A设计。
该芯片支持双模,具体规格如下:
PS:为了降低功耗建议使用KT6328A,但是这个只支持BLE哦。
相关原理图如下所示:
04显示部分
自己采用了0.91寸的OLED模块,只有4个管脚,如下所示:
我用的是白光的,我试了蓝光的也挺好的,这个看个人喜好了。
05温度传感器
温度传感器在本项目中,无疑是很重要的存在。
MTS4和T117是我能找到的最具性价比的芯片,精度高且便宜。
T117参数:
-
超低温至-103℃测温!
-
测温精度±0.1℃@+28~+43℃
-
I2C/单总线数字输出
-
分辨率16位/0.004℃
-
测温最快2.2ms可配置
-
支持4路I2C通信地址;
-
超低功耗2μA@1HZ
-
1.8V~5.5V宽电压供电
-
2*2*0.75mm小尺寸
-
DFN6L封装
-
内置112bit EEPROM用户空间。
MTS4参数:
-
I2C协议数字输出
-
可同时兼容数字单总线
-
测温精度±0.1℃@+28℃~+43℃
-
16位输出0.004℃
-
测温速度15.3ms/8.5ms/5.2ms/2.2ms可配置
-
超低功耗3.1μA(AVG=16,1次测量/s)
-
1.6x1.2x0.55mm超小尺寸
-
DFN4L封装
-
内置112bit EEPROM用户空间
对应原理图:
06PCB部分
PCB采用4层板设计,板厚1.6mm。为了能打免费PCB,整体长度设计在10cm以内。
这里的装配孔是m3,建议可以m2。
03
外型设计
”外型我做了3D外壳和面板。
01
外壳部分
3D外壳使用嘉立创EDA设计。
由于我是个新手,所以设计的比较简单。
实物是这样子:
02
面板部分
这个也是采用嘉立创EDA设计的,为了省钱。
*因为有很多位置需要计算,所以这里有个技巧,可以先导出PCB的DXF,方便定位。
做了很多颜色,实现3D外壳和面板自由了。
设计如下:
实物如下:
04
程序设计
”01
开发工具和环境
采用CubeMX与Keil5结合的方式,使用C语言进行开发。
02程序设计思路
1电量采样通过timer+DMA+DAC进行数据采集,timer定时2S,为啥2秒,降低功耗。
之前1s感觉刷新有点快。
2检测蓝牙是否连接,读取PA1管脚状态,若连接显示器显示OK,否则是NO。
3每两秒读取一次温度,根据状态寄存器进行判别是否温度转换完成。
4
OLED显示2s更新一次。
效果如下图所示:
03
温度传感器驱动
目前只焊接成功了T117芯片,这里给大家展示一下这个驱动的编写,如下所示。
这里是头文件:
C++
#ifndef __SENSER_H
#define __SENSER_H
#include "stm32f0xx_hal.h"
typedef enum
{
//Temp_Cmd
//测温模式
CONTI_CONVERT = 0x00, //连续测量温度
STOP_CONVERT = 0x40, //停止测量温度
SINGLE_CONVERT = 0xc0, //单次测量温度
//加热模式
OFF_HEATING = 0xf0, //低位清0,加热关闭
ON_HEATING = 0x0A, //加热开启
//Temp_Cfg
//测温频率
FRE_8times = 0x00, //每秒8次
FRE_4times = 0x20, //每秒4次
FRE_2times = 0x40, //每秒2次
FRE_1times = 0x60, //每秒1次
FRE_2s = 0x80, //每2秒1次
FRE_4s = 0xa0, //每4秒1次
FRE_8s = 0xc0, //每8秒1次
FRE_16s = 0xe0, //每16秒1次
//平均次数
AVG_1 = 0xe7, //位清0,转换时间2.1ms
AVG_8 = 0x08, //转换时间5.2ms
AVG_16 = 0x10, //转换时间8.5ms
AVG_32 = 0x18, //转换时间15.3ms
//低功耗模式
OFF_PD = 0xfe, //位清0,不进入低功耗模式
ON_PD = 0x01, //进入低功耗模式
//EE_Cmd
EE_DOWN = 0xb6, //装载EE值到寄存器
EE_COPY = 0x08, //将寄存器中数值保存到EE中
EE_RESET = 0x6a, //软复位,装载EE值到寄存器,与EE对应的部分,寄存器值恢复到EE保存值,不与EE对应的部分,寄存器值恢复到默认值
//Alert_Mode
//报警开关
OFF_ALERT = 0x00, //清0,报警关
ON_ALERT = 0x80, //报警开
//Mode
TL_CLEAR = 0xbf, //位清0,TL为报警清除门限阈值
TL_ALERT = 0x40, //TL为报警门限下阈值
//极性
ALERT_LO = 0xdf, //位清0,低电平有效
ALERT_HI = 0x20, //高电平有效
//报警端口模式选择
ALERT_IO = 0xef, //位清0,用作温度报警
CONVERT_FINI = 0x10, //用作测温完成标志
} I2C_CMD;
typedef enum
{
Temp_lsb = 0x00, //
Temp_msb = 0x01, //
Crc_temp = 0x02, //
Status = 0x03, //
Temp_Cmd = 0x04, //默认值0x40:停止测量,不加热
Temp_Cfg = 0x05, //默认值0x69:每秒1次,AVG_8,进入低功耗
Alert_Mode = 0x06, //默认值0x00:报警关,报警模式为TL解除报警,报警低电平有效,标志位表示温度报警
Th_lsb = 0x07,
Th_msb = 0x08,
Tl_lsb = 0x09,
Tl_msb = 0x0A,
Crc_scratch = 0x0B,
EE_Cmd = 0x17, //默认值0x00:无操作
Romcode1 = 0x18,
Romcode2 = 0x19,
Romcode3 = 0x1A,
Romcode4 = 0x1B,
Romcode5 = 0x1C,
Romcode6 = 0x1D,
Romcode7 = 0x1E,
crc_romcode = 0x1F,
} REG;
void T117_Init(void);
uint8_t T117_ID(void);//获取ID
uint8_t T117_R_REG(uint8_t REG,uint8_t *DAT);//读寄存器
uint8_t T117_W_REG(uint8_t REG,uint8_t DAT);//写寄存器
uint8_t T117_R_TEMP(float *DAT); //读温度
#endif
这里是C文件:
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-833638.html
C++
#include "SENSOR.h"
#include "myiic.h"
#define T117_WADD 0x80
#define T117_RADD 0x81
//测温指令寄存器(Temp_Cmd),地址 0x04
//#define Temp_Cmd 0x04
//配置寄存器(Temp_Cfg),地址 0x05
//#define Temp_Cfg 0x05
//状态寄存器(Status),地址 0x03
//#define Status 0x03
/*
位 内容描述 默认数值
7 温度高线报警跟踪 0:温度报警未触发 1:温度报警触发 ‘0’
6 温度低线报警跟踪 0:温度报警未触发 1:温度报警触发 ‘0’
5 温度转换状态 0:温度转换完成 1:温度转换过程中 ‘0’
4 E2PROM 状态 0:未处于读写状态 1:处于读写状态 ‘0’
3 加热状态 0:未处于加热状态 1:处于加热状态 ‘0’
2 温度报警错误提示 0:TH 大于 TL 1:TH 小于等于 TL ‘0’
1:0 预留 ‘00’
*/
//报警模式寄存器(Alert_Mode),地址 0x06
//#define Alert_Mode 0x06
/*
位 内容描述 默认数值
7 报警功能开关(Alert_en)
0:关闭
1:开启 ‘0’
6 报警模式(IM)选择
0:高于 TH 报警+低于 TL 解除报警
1:高于 TH 报警+低于 TL 报警 ‘0’
5 报警极性(POL)选择
0:低有效
1:高有效 ‘0’
4 报警端口输出模式(FUNC)选择
0:输出温度报警标志位
1:输出测温完成标志位 ‘0’
3:0 预留 ‘0000’
*/
void T117_Init(void)
{
T117_W_REG(Temp_Cmd,0x00);//连续测温不加热
T117_W_REG(Temp_Cfg,0x99);//每秒0.5次,32次平均,进入低功耗
T117_W_REG(Alert_Mode,0x10);//不报警,输出测温完成标志位
}
uint8_t T117_ID(void) //获取ID
{
uint8_t temp=0;
IIC2_Start();
IIC2_Send_Byte(T117_WADD);
temp=IIC2_Wait_Ack();
if(temp) {IIC2_Stop();return 1;}
IIC2_Send_Byte(0x19);
temp=IIC2_Wait_Ack();
if(temp) {IIC2_Stop();return 2;}
IIC2_ReStart();
IIC2_Send_Byte(T117_RADD);
temp=IIC2_Wait_Ack();
if(temp) {IIC2_Stop();return 3;}
temp=IIC2_Read_Byte();
IIC2_NAck();
IIC2_Stop();
return temp;
}
uint8_t T117_R_REG(uint8_t REG,uint8_t *DAT) //读寄存器
{
uint8_t temp=0;
IIC2_Start();
IIC2_Send_Byte(T117_WADD);
temp=IIC2_Wait_Ack();
if(temp) {IIC2_Stop();return 1;}
IIC2_Send_Byte(REG);
temp=IIC2_Wait_Ack();
if(temp) {IIC2_Stop();return 2;}
IIC2_ReStart();
IIC2_Send_Byte(T117_RADD);
temp=IIC2_Wait_Ack();
if(temp) {IIC2_Stop();return 3;}
*DAT=IIC2_Read_Byte();
IIC2_NAck();
IIC2_Stop();
return 0;
}
uint8_t T117_W_REG(uint8_t REG,uint8_t DAT) //写寄存器
{
uint8_t temp=0;
IIC2_Start();
IIC2_Send_Byte(T117_WADD);
temp=IIC2_Wait_Ack();
if(temp) {IIC2_Stop();return 1;}
IIC2_Send_Byte(REG);
temp=IIC2_Wait_Ack();
if(temp) {IIC2_Stop();return 2;}
IIC2_Send_Byte(DAT);
temp=IIC2_Wait_Ack();
if(temp) {IIC2_Stop();return 3;}
IIC2_Stop();
return 0;
}
uint8_t T117_R_TEMP(float *DAT) //读寄存器
{
uint16_t rx=0;
uint8_t data=0;
if(T117_R_REG(0x01,&data)) return 1;
//rx = data<<8;
rx = data;
rx <<=8;
if(T117_R_REG(0x00,&data)) return 2;
rx += data;
*DAT=(int16_t)rx;
*DAT=25.0+(*DAT)/256.0;
return 0;
}
04
蓝牙驱动
关于KT6368A的驱动实现,可以去梁山派的模块移植手册查看详情,具体实现我这里就不再赘述。
手册入口【建议收藏】:https://lceda001.feishu.cn/wiki/JNvYwEU5SiGldFkNcxncYXhZnZc
模块移植手册-第一部
05
OLED驱动
这个0.91寸显示屏,网上有很多移植好的,这里也不再赘述,可以去梁山派的模块移植手册查看详情。
06
其它串口IIC驱动
这个是老生常谈。
串口使用的是USART2,支持printf。
IIC采用IO模拟方式,这样不受IO位置控制了。
具体啰嗦的代码就不这里贴了,节省空间哦,可以在开源原文里下载源文件。
07
main函数实现
这里是整个实现方式,对应前面的设计思路,这里包含一些中断和回调函数的实现。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-833638.html
C++
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file : main.c
* @brief : Main program body
******************************************************************************
* @attention
*
* Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
* All rights reserved.
*
* This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
* in the root directory of this software component.
* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
*
******************************************************************************
*/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "dma.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "oled.h"
#include "bsp_KT6368A.h"
#include "myiic.h"
#include "SENSOR.h"
#include "usart.h"
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
/* USER CODE END PTD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
#define VOT 3.287
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
uint16_t adc_value[4]={0};
uint8_t Flag=0;
float temp=0,x,y,z;
uint32_t second=0;
uint8_t hh,mm,ss;
/* USER CODE END PV */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/* USER CODE END 0 */
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
uint8_t DAT;
uint16_t len;
uint8_t i=0;
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_ADC_Init();
MX_TIM1_Init();
MX_USART2_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
T117_Init();
OLED_Init();
HAL_Delay(2000);
//Set_SppName();HAL_Delay(1000);
//Set_BLEName();HAL_Delay(1000);
//Set_Power();
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc,(uint32_t *)(&(adc_value[0])),4);
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_4);
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
char s[20];
if(Flag)
{
Flag=0;
x=adc_value[0]/4095.0*VOT*2;
if(x>=4.2)
{sprintf(s,"99%%");}else if(x>=4.06)
{sprintf(s,"90%%");}else if(x>=3.98)
{sprintf(s,"80%%");}else if(x>=3.92)
{sprintf(s,"70%%");}else if(x>=3.87)
{sprintf(s,"60%%");}else if(x>=3.82)
{sprintf(s,"50%%");}else if(x>=3.79)
{sprintf(s,"40%%");}else if(x>=3.77)
{sprintf(s,"30%%");}else if(x>=3.74)
{sprintf(s,"20%%");}else if(x>=3.68)
{sprintf(s,"10%%");}else if(x>=3.45)
{sprintf(s," 5%%");}else if(x>=3.33)
{sprintf(s," 1%%");}else{sprintf(s," 0%%");}
OLED_ShowString(0,0,s,8,1);//6*8
hh=second/3600;
mm=(second%3600)/60;
ss=second%60;
sprintf(s,"%02d:%02d:%02d",hh,mm,ss);
OLED_ShowString(0,24,s,8,1);//6*8
// temp=adc_value[2]/4095.0*VOT;
// y=25+(1.43-temp)/0.0043;
// sprintf(s,"%6.3f",y);
// OLED_ShowString(0,18,s,12,1);//6*8
}
if(T117_R_REG(0x03,&DAT)==0)
{
if((DAT&0x20)==0)
{
// DAT=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_4);
// printf("A4:%d\r\n",DAT);
// if(!(T117_R_REG(0x00,&DAT))){printf("LSB:%x\r\n",DAT);}
// if(!(T117_R_REG(0x01,&DAT))){printf("MSB:%x\r\n",DAT);}
DAT=T117_R_TEMP(&z);
sprintf(s,"%5.2fC",z);
OLED_ShowString(0,7,s,16,1);
}
}
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_1))
{
if(USART_RX_STA&0x8000)
{
len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t*)USART_RX_BUF,len,1000); //发送接收到的数据
while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2,UART_FLAG_TC)!=SET); //等待发送结束
printf("\r\n\r\n");//插入换行
USART_RX_STA=0;
printf("\r\nLEN:%d\r\n",len);
}
if(DAT==0){printf("T=%5.2fC\r\n",z);}
sprintf(s,"BT:OK");
OLED_ShowString(18,0,s,8,1);//6*8
printf("V=%6.3fV\r\n",x);
printf("%02d:%02d:%02d\r\n",hh,mm,ss);
}else{
sprintf(s,"BT:NO");
OLED_ShowString(18,0,s,8,1);//6*8
}
OLED_ShowChinese(48,0,0,16,1);
OLED_ShowChinese(64,0,1,16,1);
OLED_ShowChinese(80,0,2,16,1);
OLED_ShowChinese(96,0,3,16,1);
OLED_ShowChinese(112,0,4,16,1);
//
OLED_ShowChinese(48,16,5,16,1);
OLED_ShowChinese(64,16,6,16,1);
OLED_ShowChinese(80,16,7,16,1);
OLED_ShowChinese(96,16,8,16,1);
OLED_ShowChinese(112,16,9,16,1);
OLED_Refresh();
HAL_Delay(2000);
}
/* USER CODE END 3 */
}
/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInitTypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
//HAL_ADC_Stop(&hadc1);
//HAL_ADC_Stop_DMA(&hadc1);
//HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_13);
Flag=1;
second += 2;
HAL_ADC_Start_DMA(hadc,(uint32_t *)(&(adc_value[0])),4);
}
/* USER CODE END 4 */
/**
* @brief This function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
__disable_irq();
while (1)
{
}
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
到了这里,关于用STM32手搓一个体温计的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!