文 献 综 述
本次毕业设计课题的主要内容是采用STM32F103RC单片机作为主控芯片，利用其内部实时时钟RTC、DS18B20集成温度传感器、DHT11数字湿度传感器以及MQ-2烟雾传感器，来实现对环境中温、湿度和可燃气体信号的监测及报警且带有时钟日历显示功能。
我首先查阅文献学习了以ARM Cortex-M3为基础的STM32开发板的设计与实现，本次任务所采用的开发板正是基于M3芯片制造生产的，基于ARMCortex-M3的STM32 的优势有（1）可以选择采用固件库开发，不必接触底层寄存器，大大缩短开发周期，降低上手难度；（2）性价比高，32 位的控制器有着 接近于16位甚至高端8位控制器的价格；（3）功能丰富，从工控、小嵌入式均能胜任。STM32 已经广泛应用在工业控制、建筑与安防、低功耗、家用电器及计算机网络和通 信等领域。STM32最多5个串口，外围通讯方便自由，如对讲机、空中鼠标、游戏手柄、电话POS 等通过文献上所写的调试方法对意法半导体开发板 STM32F（100脚）进行调试与开发。对此开发板中的各个模块如 GPIO、定时器、 USART、中断、BKP（备份寄存器）、PWR（电源控制）、RCC（复位和时钟控制）、FSMC、TFTLCD 等进行研究。在此基础上，实现功能：将图片显示TFTLCD 上，万年历通过串口在PC上显示，并且可以在TFTLCD上显示。
接下来我通过相关知识的学习，了解气体监测传感器、温度监测传感器、湿度检测传感器，时钟系统等的工作原理；
烟雾传感器主要用于监测煤矿井下因机械磨擦、电缆发热、煤层自燃等原因引起的火灾事故。传统的烟雾传感器主要由探测芯片和烟雾探头组成,探测芯片接收信号并进行处理,从而判断是否有火灾。然而,该类烟雾传感器存在着误报警和环境适应能力差的缺点。为此,人们普遍采用将单片机嵌入到传感器的报警器中,用以解决因环境影响而产生的误报警问题。但该类传感器产生的模拟信号需经过电路放大后经 AD 转换才能被单片机接收处理,专门设计转换电路增加了传感器的功耗,还降低了传感器的可靠性。通过自行编写程序我设计了一种基于STM32F103RC单片机的烟雾传感器，STM32F103RC内部自带 ADC模块,无需转换电路,可直接接收烟雾探头输出的电信号,从而实现了烟雾传感器的低功耗、高可靠性设计。
电子万年历系统是集时间、日期、星期和温度功能于一身,读取直观方便,市场发展前景广阔的一个实用系统。我本次毕业设计使用的系统利用STM32F103RC内部RTC实时时钟模块,通过相应的软件配置和算法设计,实现电子万年历的功能,可以在LCD12864显示屏上实时显示当前的年、月、日、时、分、秒、星期等信息,具有闰年补偿功能,硬件实现简单、界面友好、系统可靠程度高。RTC主要由两部分组成。第一部分是与APB1总线相连的APB1接口,它由APB1总线时钟驱动,主要用于用户通过APB1总线对其进行读写操作。第二部分是一组可 编程计数器,它又由RTC预分频模块和 RTC可编程计数模块组成,前者用于产生1 秒时间基准,后者主要用于初始化当前时 钟时间和进行时钟计数。RTC内核完全独 立于APB1接口,软件可以通过APB1接口来 访问预分频值和时钟计数器值。 要实现万年历功能,必须对RTC的寄 存器进行相应的配置。RTC的控制寄存器有两个,分别RTC_CRH和RTC_CRL。对 RTC_CRH的最低位置1可以允许秒中断, 这也是该系统所需要的，RTC_CRL中, 位5到位0是有效位,分别是关于RTC关闭、 配置标志、寄存器同步标志、溢出标志、闹 钟标志和秒标志的设置。
在温度监测传感器中，往往存在局部温度差异的现象。采用单点温度检测方式不能准确的反映一个温度场的实际情况，很多温度监测环境范围大，测点距离较大，布线 较为复杂。在这种情况下就需要采用无线方式对温度数据进行监测。多点无线温度监测系统可被广泛应用于温度测量或相应的可转换为温度量的其他工程应用中。当前无 线通信技术种类繁多，主流的有蓝牙、Ｗｉ－Ｆｉ、ＵＷＢ、ＺｉｇＢｅｅ、ＮｏｒｄｉｃｎＲＦ等。不同无线技术特点不同，需要根据实际应用需求而进行选择。在本系统中各点的温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０，将检测到的温度值送给单片机进行处理，通过Ｎｏｒｄｉｃｎ公司的ｎＲＦ２４Ｌ０１无线通信芯片实现远程无线传 输，在上位机的控制系统中，采用串口作为计算机与测控网络的接口。本系统可以对温度参数进行高精度的测量并且显示，同时也解决上述的布线不便的问题，系统具有成本低，功耗小，性价比高能特点，适合于市场应用。
然后我又查阅文献学习了基于DHT11的数字湿度传感器系统设计原理，该系统首先通过STM32F103RC单片机查询温室内温度和湿度传感器的输出信号, 将此信息传送给显示模块, 用于观测;然后再对输人信号进行相应处理。处理的原理就是将采集到的温湿度数据与事先通过键盘输人的温湿度上下限进行比较,如果采集数据在设定的上下限范围内, 则环境正常,等待下次测试;如果参数值超过设定的上下限时,则启动异常报警程序,通过报警电路进行报警,并启动相对应的执行机构,如湿度过低则执行喷水命令、温度过高可启动通风系统等。
接下来则是显示模块的设计与调试，此次我采用的是LCD12864显示屏，薄膜场效应晶体管LCD是有源矩阵类型液晶显示器中的一种。每个液晶像素点都是由集成在像素 点后面的薄膜晶体管来驱动，显示屏上每个像素点后面都有四个(一个黑色、三个rgb彩色) 相互独立的薄膜晶体管驱动像素点发出彩色光，可显示24位色深的真彩色，具有亮度高、对比度高、功耗低、体积小、成本低以及适合大规模生产等特点，被广泛用作各种便 携式系统的显示终端。由于LCD模块不仅可以显示汉字、字符和图形，而且其控制技术采用数字控制方式，显示平面化、多样化，正好符合图像显示技术的发展趋势，其应用研究是当前的热门课题
参考文献
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