基于单片机智能温控流水灯

2 设计原理以及方案的选择

这次设计任务的要求是制作单片机智能用温度控制流水灯闪亮。在这次设计中我选择的方案是：使用STM32单片机作为这次设计的主控制电路然后编写实现这次目的对应的程序让它能够实现智能温控流水灯。使用Keil C51对单片机进行模拟实现稳定控制LED的闪亮。所以这次程序设计中，我才用先写出代码然后用Keil C51将代码放入，来检验设计是否能够成功，用代码模拟温度实现对心形，矩形，一字型流水灯的闪亮控制，这样我就可以选择合适想要的温度来实现设计的成功，并且能体现出它的意义。

2.1单片机工作的前提和设计原理
其实单片机就相当于一个微型的计算机，它比电脑就单单少了一个I/O设备。单片机想要正常工作必须满足三大原理1单片机供电电源正常，2单片机复位管不能出现复位的信号，3单片机的晶振有没有起振。要有电源肯定是首要的条件，所以我在电路板上设计了一个能够通电的电源装置，只用接上接头插上电源我们的单片机就能正常的运行了。同时单片机在使用的时候我们都会先检查我我们的芯片和板子有没有得到正确的电源。在使用之前除了电源需要检查以外，我们还需要测量单片机的复位管脚有没有出现复位信号，如果一直在复位状态，那么我们的单片机肯定是不能正常运行的。为了成功引起晶振，我们也进行了晶振频率的选择还有电容的选择。
2.2单片机的基本原理
单片机通常都是有控制器、储存器、输入输出设备以及控制器组成的。说的简单一点，单片机就是单纯的来实现我们赋予它指令的工作方式，它会自动完成我们给它下达的指令，也就是它运行程序的过程，它会运行我们用程序代码写下的各种作用的命令，每一条指令都是对应一个基本的操作。最终所有的指令全部完成，单片机就是通过它的指令系统，不同类型的单片机它的指令系统也是不同的。我们想要让单片机自动的去完成我们指定的某一任务，就必须把所有的问题都编写成为统一的指令（解决问题的一系列指令），这些指令的集合体就是我们所说的程序了[1]。
单片机的程序都是放在存储器中的，因为它是具备储存功能的部位，我们把指令都放在储存器中的单元里面，这些单元类似于一间一间的房子，我们就把单元放在里面，单元里面的指令都是一个一个对应的就像是单独的一个门牌号码，这个门牌号码就是储存的地址，这个地址叫做存储单元地址，这样我们就能很简单的知道这个储存单元的地址了，我们需要使用的时候就是指令被取出来，然后再由我们的单片机执行。
我们的程序都是按照一定的顺序被执行的，也就是说我们输入的指令也是按照顺序来的。单片机就是可以按照顺序的把指令取出来然后去运行。在单片机中存在程序计数器PC，这个东西能够追踪我们指令所在的储存单元地址，想要运行命令的时候就会给程序计数器PC第一条指令所在的地址，然后执行每一条命令，计数器中的内容就会自动的增加，这样就能稳定我们指令的顺利进行。
所以使用单片机只要我们把指令一条一条的写好，保证硬件的条件，我们就可以得到我们所需要的结果。

3.单片机的选择及其介绍

3. 1 STM32单片机的简单介绍
   STM32的最大特点就是高性能、低成本、低消耗。STM32是和8位单片机不同的，它只是可以做到使寄存器进行编程，而且使用官方提供的库文件进行编程，这样子的编程就比较容易移植，它和51结构单片机的内置UART是不同的，一个是通用异步收发器不是同一个时钟线，一个是同步和异步都可以的收发器，也带着同样的时钟线，其实差的也不大就是同步用的频率比较，异步用的比较多而已。同时我们写代码的时候就也比较方便了，这也是我选择它的最大原因。
   如图3.1这个单片机仿真图是我设计所用单片机仿真图：
   

图3.1 STM32管脚图
3.1.2关于STM32的GPIO介绍

图3.2 LQFP48引脚定义图
我们的STM32都是用LQFP48装的，它一共有37个IO引脚，分别是被五个组控制接收的，是PA15个、PB15个、PC3个、PD2个、PE0个，其中16个IO接口可以在外部中断，接口大部分都可以兼容5V的信号。所有的IO接口的接受和输出8mA的电流，灌入的电流也可以达到20mA。STM32一共有六种种寄存器，两种32位配置的寄存器，GPOPX-CEL、GPIOX-CRH，还有两种32位的数据寄存器，GPIOX-BRR、GPIOX-ODRR，一种32位复位寄存器GPIOX-BSRR，最后一种是32位锁定寄存器GPIOX-LCKR。我们的输出分为浮空输出和开漏输出，输入又分为浮空输入和上啦输入，复用也分为复用推挽输出和复用开漏输出，它们都可以由GPIO通过软件控制配置。STM32的GPIO都由承受大电流通过的承受力，所以可以方便我们锁定，就可以避免让其他GPIO相关寄存器损坏[2]。

4 电路的硬件设计和分析

4.1设计选取的是STM32最小系统的硬件电路设计
大家都知道单片机工作起来都是执行我们所使用的程序代码，每个部分会完成我们设定的任务。所以如果一个单片机芯片没有输入完成用户程序，那么它肯定就不能正常的工作了。就算一个单片机芯片输入了我们的程序后再运行也不一定能成功，这是为什么因为需要一个完整的系统，单片机工作的时候是非常依靠单片机最小的系统的[3]。
STM32的最小系统是有五大部分组成：
1.电源系统

图4.1 电源电路

5 Keil软件的使用和仿真图，电路软件的设计

5.1 GPIO口高低电平
以下程序的编写我分别对高低电平进行了定义，对GPIO口设定了对应心、矩形、一字型排列的LED灯的情况，高电平就亮，低电平就不亮的设定。程序如下：
5.3温湿度的获取和灯型的闪亮。
我们的设计最终的目的就是为了单片机智能温控LED灯的闪亮。所以设计了温度的获取流程，还有就是我们LED灯分成了3种灯型排列。分别在三种温度下会有不同的灯型会进行闪亮分，别是温度大于35度的时候关闭矩排列形和一字型排列LED灯的闪亮进行心形排列的LED灯闪亮一秒全亮一秒全灭，当温度在25到35度之间的时候关闭心型LED灯和一字型LED灯矩形排列LED灯一秒亮一秒灭，当温度在小于25度的时候关闭心型排列LED灯和矩形排列LED灯一字型流水灯循环点亮一秒一个。程序如下：
5.6系统电路仿真图

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