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【STM32开发入门】温湿度监测系统实战：SPI LCD显示、HAL库应用、GPIO配置、UART中断接收、ADC采集与串口通信全解析

2024-07-05 814
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简介： SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信接口，常用于微控制器与外围设备间的数据传输。SPI LCD是指使用SPI接口与微控制器通信的液晶显示屏。这类LCD通常具有较少的引脚（通常4个：MISO、MOSI、SCK和SS），因此在引脚资源有限的系统中非常有用。通过SPI协议，微控制器可以向LCD发送命令和数据，控制显示内容和模式。


目录

技术简单讲解：

SPI的LCD

HAL库

GPIO

UART的接收中断

ADC

串口通信

实现功能：

技术简单讲解：

SPI的LCD

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信接口，常用于微控制器与外围设备间的数据传输。SPI LCD是指使用SPI接口与微控制器通信的液晶显示屏。这类LCD通常具有较少的引脚（通常4个：MISO、MOSI、SCK和SS），因此在引脚资源有限的系统中非常有用。通过SPI协议，微控制器可以向LCD发送命令和数据，控制显示内容和模式。

HAL库

HAL（Hardware Abstraction Layer）库是STMicroelectronics为STM32系列微控制器提供的一套软件抽象层，旨在简化硬件访问并提供跨不同STM32产品线的兼容性。它提供了一组高级API，使得开发者可以通过统一的接口访问底层硬件资源，如GPIO、USART、ADC等，而无需直接编写寄存器级的代码。使用HAL库可以加速开发过程，提高代码的可移植性和可维护性。

GPIO

GPIO（General-Purpose Input/Output）通用输入输出，是微控制器中的一种基本功能，允许软件控制引脚的高低电平，实现数字信号的输入或输出。GPIO可用于控制LED、读取按钮状态、与其他外设通信等。在嵌入式系统设计中，GPIO是实现硬件交互的重要手段。

UART的接收中断

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常用的串行通信接口，支持异步数据传输。接收中断是UART通信中的一个重要特性，允许微控制器在接收到新的串行数据时暂停当前任务，立即处理接收到的数据，然后恢复原先的任务，这样可以提高系统的响应速度和效率。通过配置UART的接收中断，开发者可以编写中断服务例程(ISR)来处理接收到的数据，而无需持续轮询。

ADC

ADC（Analog-to-Digital Converter）模数转换器，是将模拟信号转换为数字信号的电子元件。在嵌入式系统中，ADC用于采集传感器（如温度、光线强度）的模拟信号，并将其转换为微控制器可以处理的数字值。ADC的精度、采样率和分辨率是衡量其性能的重要指标。

串口通信

串口通信是一种常用的设备间通信方式，允许数据在两台设备间以串行比特流的形式传输。常见的串口协议包括UART、RS232、RS485等。在嵌入式系统中，串口通信常用于设备调试、传感器数据传输、远程控制等场景。通过设定波特率、数据位、停止位和校验位，两台设备可以配置成兼容的通信参数，从而实现稳定的数据交换。

实现功能：

1.可以在LCD屏幕上显示温湿度、电压、还有加热片、冷凝片、风机的开关。

2.可以通过串口助手去控制加热片、冷凝片、风机的开关。

3.可以通过五向按键去控阈值，例如向上则令加热片的阈值加1，向下减1。

image.gif 编辑

运用的知识：

SPI的LCD、HAL库、GPIO、UART的接收中断、ADC、串口通信。

我是在这个的代码基础上去写的（网上买的温湿度传感器都会带）

实战配置：

首先是配置STM32CubeMX

根据个人的板子不同去创建新的工程 我这里是G030C8

image.gif 编辑

然后去看LED灯的电路图找到对应的串口

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image.gif 编辑

image.gif 编辑

其他两个等则是PB1和PB0

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选择打开

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image.gif 编辑

打开LCD的灯

打开串口通信

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打开ADC通道

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设置ADC优先级

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接下来是代码实现

源码展示：

main.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "dht11.h"
#include <stdio.h>
#include "lcd.h"
#include <string.h>
static uint32_t fac_us = 0; //us延时倍乘数
void delay_init(uint8_t SYSCLK)
{
  fac_us = SYSCLK;
}
void delay_us(uint32_t nus)//100  6800
{
  uint32_t ticks;
  uint32_t told, tnow, tcnt = 0;
  uint32_t reload = SysTick->LOAD; //LOAD的值
  ticks = nus * fac_us;            //需要的节拍数
  told = SysTick->VAL;             // 24  刚进入时的计数器值
  while (1)
  {
    tnow = SysTick->VAL;//22  20  0
    if (tnow != told)
    {
      if (tnow < told)
        tcnt += told - tnow; //这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.
      else
        tcnt += reload - tnow + told;
      told = tnow;
      if (tcnt >= ticks)
        break; //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.
    }
  };
}
void delay_ms(uint16_t nms)
{
  uint32_t i;
  for (i = 0; i < nms; i++)
    delay_us(1000);
}
/* USER CODE END 4 */
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
/* USER CODE END PTD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
/* USER CODE END PV */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
uint8_t humiH;
uint8_t humiL;
uint8_t tempH;
uint8_t tempL;
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
float vol = 0;// 电压
int d = 0;// 标志位
uint8_t buf4[32];//接收中断字符串
/* USER CODE END 0 */
/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
  /* 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_USART1_UART_Init();
  MX_ADC1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  delay_init(64);
  FS_DHT11_Init();
  float temp;
  int a = 28;//低温阈值
  int b = 35;//高温阈值
  int c = 35;//湿度阈值
  Lcd_Init();//初始LCD
  Lcd_Clear(BLACK);//增加底色
  uint8_t buf[32] = {0};// 接收ADC管道字符串
  char buf1[32];//温度字符串
  char buf2[32];//湿度字符串
  char buf3[32];//电压字符串
  /* USER CODE END 2 */
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1,buf4,6);//中断接收函数，如果接收到四个或者四个以上的字符都会跳到rxcallback函数
    HAL_ADC_Start(&hadc1);//开始转换
    while(!(ADC1->ISR & 1<<2)){}
    buf[0]=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);//电压值
    HAL_ADC_Stop(&hadc1);//停止转换
    vol = (float)buf[0]；//赋值
    if(d == 0)//开始是自动的，如果一旦进入手动控制就不会再自动了一直在手动控制里
    {
    if(temp < a)//如果温度小于阈值
    {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);//绿灯亮
      printf("加热片已开启\n");
      Gui_DrawFont_GBK16(0,100,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Heating open");//LCD显示
    }
    else
    {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);//绿灯关
      Gui_DrawFont_GBK16(0,100,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Heating close");
    }
    
    if(temp > b)
    {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);
      printf("冷凝片启动\n");
      Gui_DrawFont_GBK16(0,80,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Condente open");
    }
    else
    {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);
      Gui_DrawFont_GBK16(0,80,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Condente close");
    }
    
    if(humiH > c)
    {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);
      printf("风机启动\n");
      Gui_DrawFont_GBK16(0,60,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Draught open");
    }
    else
    {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
      Gui_DrawFont_GBK16(0,60,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Draught close");
    }
    
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
       DHT11_Read_Data(&humiH,&humiL,&tempH,&tempL);
       temp = tempH + tempL*0.1;
           //拼接字符串 将温湿度和电压都拼接到字符串里
       sprintf(buf1,"temp = %.2f",temp);
       sprintf(buf2,"humI= %d",humiH);
       sprintf(buf3,"vol = %.2f%%",(vol/4096)*100);
           //打在屏幕上
       Gui_DrawFont_GBK16(0,0,NULL,WHITE,(uint8_t *)buf1);
       Gui_DrawFont_GBK16(0,20,NULL,WHITE,(uint8_t *)buf2);
       Gui_DrawFont_GBK16(0,40,NULL,WHITE,(uint8_t *)buf3);
       HAL_Delay(1000);
       printf("temp = %.2fC  humi = %d%%  vol = %.2f",temp,humiH,vol);
  }
}
  /* USER CODE END 3 */
}
/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};
  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
  /** 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.HSIDiv = RCC_HSI_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = RCC_PLLM_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 12;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV3;
  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_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the peripherals clocks
  */
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1|RCC_PERIPHCLK_ADC;
  PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK1;
  PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_SYSCLK;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
//输出函数
int fputc(int ch,FILE *p)
{
    while(!(USART1->ISR &(1<<7))){}
    USART1->TDR = ch;
    return ch;
}
//接收中断函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  d++;//标志位
//比较接受来的字符串来执行相应的函数
if(!strcmp(buf4,"1aopen"))
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);
    printf("加热片已开启\n");
    Gui_DrawFont_GBK16(0,100,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Heating open");
    memset(buf4,0,sizeof(buf4));
  }
  else if(!strcmp(buf4,"1close"))
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);
    Gui_DrawFont_GBK16(0,100,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Heating close");
    memset(buf4,0,sizeof(buf4));
    
  }
  
  if(!strcmp(buf4,"2aopen"))
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);
    printf("冷凝片启动\n");
    Gui_DrawFont_GBK16(0,80,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Condente open");
    memset(buf4,0,sizeof(buf4));
    
  }
  else if(!strcmp(buf4,"2close"))
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);
    Gui_DrawFont_GBK16(0,80,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Condente close");
    memset(buf4,0,sizeof(buf4));
    
  }
  
  if(!strcmp(buf4,"3aopen"))
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);
    printf("风机启动\n");
    Gui_DrawFont_GBK16(0,60,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Draught open");
    memset(buf4,0,sizeof(buf4));
    
  }
  else if(!strcmp(buf4,"3close"))
  {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
    Gui_DrawFont_GBK16(0,60,NULL,WHITE,(uint8_t *)"Draught close");
    memset(buf4,0,sizeof(buf4));
    
  }
  }
/* 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 */
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

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文章标签：
云解析DNS
传感器
开发者
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关键词：
STM32 spi
STM32开发
配置云解析DNS
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