当前位置: 首页 > news >正文

从0到1:STM32温控系统开发踩坑指南

1. 设计目标

  • 核心功能:实现0-100℃范围内的温度闭环控制

  • 性能指标

    • 测量精度:±0.5℃(使用DS18B20传感器)

    • 控制响应时间:<5秒

    • 显示分辨率:0.1℃

  • 扩展功能

    • LCD实时显示当前温度/设定温度

    • 超温声光报警

    • 手动/自动控制模式切换

    • 温度历史数据记录(需外接SD卡)

2. 设计思路

五模块化设计

  1. 传感器模块:数字温度传感器DS18B20(单总线协议)

  2. 主控模块:STM32F103C8T6最小系统板(72MHz主频满足需求)

  3. 控制算法:增量式PID控制(参数Kp=40, Ki=0.5, Kd=10初始值)

  4. 人机交互:0.96寸OLED+4按键输入

  5. 执行机构

    • 加热:5V陶瓷加热片(MOS管驱动)

    • 散热:5V直流风扇(三极管驱动)

3. 开发工具清单

类别工具/器件说明
硬件STM32F103C8T6开发板核心控制器
DS18B20温度传感器防水型,带1米导线
IRF520 MOS管模块加热控制
S8050三极管风扇控制
软件Keil MDK5开发环境
STM32CubeMX引脚配置工具
ST-Link Utility程序烧录
调试工具万用表电路检测
逻辑分析仪协议调试

4. 开发过程中的关键难点及解决方案

难点1:传感器数据跳变

现象:DS18B20偶尔读取到-55℃或85℃
解决方法

  1. 增加数字滤波算法:

    #define FILTER_LEN 5
    float temp_filter(float new_val){static float buffer[FILTER_LEN];static int index = 0;buffer[index++] = new_val;if(index >= FILTER_LEN) index = 0;float sum = 0;for(int i=0; i<FILTER_LEN; i++) sum += buffer[i];return sum/FILTER_LEN;
    }
  2. 单总线增加4.7KΩ上拉电阻

  3. 时序严格遵循手册要求(特别注意复位脉冲时间)

难点2:PID参数整定

现象:温度震荡无法稳定
调试技巧

  1. 先设Ki=0,Kd=0,逐渐增大Kp至系统开始震荡

  2. 取震荡时Kp值的60%作为最终Kp

  3. 逐步增加Ki直到稳态误差消除

  4. 最后加入Kd抑制超调

难点3:OLED显示刷新冲突

优化方案

  1. 使用双缓冲机制

  2. 限制刷新频率为30Hz

  3. 关键参数采用局部刷新(非全屏刷新)

难点4:电源干扰

改进措施

  1. 加热模块单独供电

  2. MCU电源端并联100uF+0.1uF电容

  3. 信号线使用磁珠隔离

5. 硬件电路设计

5.1 主电路原理图

关键电路说明

1. STM32最小系统

  • MCU:STM32F103C8T6

  • 晶振:8MHz(外部晶振)

  • 复位电路:10kΩ电阻 + 0.1μF电容

  • 电源滤波:0.1μF电容并联在VDD和GND之间

2. 温度传感器电路
DS18B20引脚:VDD -- 3.3VDQ  -- PA1 (STM32) + 4.7kΩ上拉电阻GND -- GND
3. 加热控制电路
MOS管 (IRF520):G极 -- PB0 (PWM输出)D极 -- 加热片正极S极 -- GND
加热片负极 -- 电源正极
4. 风扇控制电路
三极管 (S8050):基极 -- PB1 (STM32)发射极 -- GND集电极 -- 风扇负极
风扇正极 -- 电源正极
5. OLED显示电路
OLED引脚:VCC -- 3.3VGND -- GNDSCL -- PB6 (I2C时钟)SDA -- PB7 (I2C数据)
6. 按键输入电路
按键1 -- PC13 (设定温度+)
按键2 -- PC14 (设定温度-)
按键3 -- PC15 (模式切换)
按键4 -- PA0 (确认)
每个按键一端接地,另一端接STM32引脚,并加上10kΩ上拉电阻。

7. 电源电路

电源输入:5V -- 外部电源3.3V -- AMS1117-3.3稳压芯片
滤波电容:100μF电解电容 + 0.1μF陶瓷电容

6. 代码实现关键点

6.1 温度采集核心代码

// DS18B20初始化
void DS18B20_Init(void){GPIO_InitTypeDef gpio;gpio.Pin = GPIO_PIN_1;gpio.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;gpio.Pull = GPIO_PULLUP;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio);
}// 温度读取函数
float Get_Temperature(void){uint8_t tempL, tempH;DS18B20_Start();DS18B20_ReadBytes(&tempL, &tempH, 2);return ((tempH<<8)|tempL) * 0.0625;
}

6.2 PID控制实现

typedef struct{float Kp, Ki, Kd;float err, last_err, integral;
}PID;float PID_Calculate(PID* pid, float set, float actual){pid->err = set - actual;pid->integral += pid->err;float output = pid->Kp * pid->err+ pid->Ki * pid->integral+ pid->Kd * (pid->err - pid->last_err);pid->last_err = pid->err;return output > 100 ? 100 : (output < 0 ? 0 : output);
}

6.3 主控制逻辑

int main(void){// 系统初始化...while(1){float temp = Get_Temperature();float pwm = PID_Calculate(&pid, target_temp, temp);// PWM输出控制__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, pwm);// 每200ms更新显示if(HAL_GetTick() - last_disp >= 200){OLED_ShowTemp(temp);last_disp = HAL_GetTick();}}
}

特别提示

  1. 实际PID参数需根据加热片功率调整

  2. 建议先使用仿真软件(Proteus)验证

  3. 大功率加热务必做好散热防护

  4. 首次上电建议断开执行机构测试

相关文章:

从0到1:STM32温控系统开发踩坑指南

1. 设计目标 核心功能&#xff1a;实现0-100℃范围内的温度闭环控制 性能指标&#xff1a; 测量精度&#xff1a;0.5℃&#xff08;使用DS18B20传感器&#xff09; 控制响应时间&#xff1a;<5秒 显示分辨率&#xff1a;0.1℃ 扩展功能&#xff1a; LCD实时显示当前温度…...

修改时无条件,可以自定义id条件(通过查询)

在这段代码中&#xff0c;$(row).attr(data-rarity, data.rarity); 的作用是给表格的每一行 (row) 添加一个 data-rarity 的自定义属性&#xff0c;属性的值是该行数据中的 rarity 字段。 解释&#xff1a; 1.row 是当前行的 DOM 元素。 2.data.rarity 是从 data 对象中获取的…...

工业制造能耗管理新突破,漫途MTIC-ECM平台助力企业绿色转型!

在工业制造领域&#xff0c;能源消耗一直是企业运营成本的重要组成部分。随着“双碳”目标的推进&#xff0c;如何实现高效能耗管理&#xff0c;成为制造企业亟待解决的问题。漫途MTIC-ECM能源能耗在线监测平台&#xff0c;结合其自研的硬件产品&#xff0c;为工业制造企业提供…...

实现一个简单的协同过滤推荐算法

题目描述&#xff1a; 协同过滤是推荐系统中的一种常用技术&#xff0c;其基本思想是利用用户之间的相似性或物品之间的相似性来进行推荐。本次面试题要求实现一个基于用户的协同过滤推荐算法。 具体要求&#xff1a; 定义两个类&#xff1a;User 和 Item&#xff0c;分别表示用…...

eNSP防火墙综合实验

一、实验拓扑 二、ip和安全区域配置 1、防火墙ip和安全区域配置 新建两个安全区域 ip配置 Client1 Client2 电信DNS 百度web-1 联通DNS 百度web-2 R2 R1 三、DNS透明代理相关配置 1、导入运营商地址库 2、新建链路接口 3、配置真实DNS服务器 4、创建虚拟DNS服务器 5、配置D…...

操作系统知识(二)

1、线程切换进行了哪些动作 在操作系统中&#xff0c;线程切换&#xff08;也称为上下文切换&#xff09;是指操作系统将 CPU 的控制权从一个线程转移到另一个线程的过程。这个过程涉及多个步骤和动作&#xff0c;主要包括以下几个方面&#xff1a; 1. 保存当前线程的上下文 …...

图论:tarjan 算法求解强连通分量

题目描述 有一个 n n n 个点&#xff0c; m m m 条边的有向图&#xff0c;请求出这个图点数大于 1 1 1 的强连通分量个数。 输入格式 第一行为两个整数 n n n 和 m m m。 第二行至 m 1 m1 m1 行&#xff0c;每一行有两个整数 a a a 和 b b b&#xff0c;表示有一条…...

Spring中Bean的四种实例化方法

Bean的四种实例化方法 Bean是Spring核心的概念&#xff0c;另外一个核心的概念是AOP。官网上&#xff0c;Bean的解释是&#xff1a; In Spring, the objects that form the backbone of your application and that are managed by the Spring IoC container are called beans…...

专利申请要求

专利申请并不要求发明已经实际制造出来&#xff0c;但需要具备完整且可行的技术方案。以下是详细的解释和申请流程&#xff1a; 一、专利申请的核心要求 技术方案而非实物 专利保护的是创新性的技术方案或设计理念&#xff0c;而非实物产品本身。只要你能清晰描述技术原理、结构…...

解锁 JavaScript 异步编程:Promise 链式操作、async/await 与 Promise.all 深度剖析

1.引言 在 JavaScript 的世界里,异步编程是一个核心且关键的概念。随着 Web 应用的复杂度不断提升,处理多个异步操作的需求也日益增长。传统的回调函数方式容易陷入 “回调地狱”,让代码的可读性和可维护性大打折扣。而 Promise 的出现为异步编程带来了新的曙光,后续又衍生…...

Centos虚拟机扩展磁盘空间

Centos虚拟机扩展磁盘空间 扩展前后效果1 虚拟机vmware关机后&#xff0c;编辑2 扩展2.1 查看2.2 新建分区2.3 格式化新建分区ext42.3.1 格式化2.3.2 创建2.3.3 修改2.3.4 查看 2.4 扩容2.4.1 扩容2.4.1 查看 扩展前后效果 df -h1 虚拟机vmware关机后&#xff0c;编辑 2 扩展 …...

记录一次部署PC端网址全过程

当我查看我之前写的文章时、顿时惊奇发出感慨&#xff1a;啥时候写的&#xff1f;是我写的么&#xff1f;疑惑重重… 所以说&#xff0c;好记性不如烂笔头。 记录一次部署PC端网址全过程 部署PC端网址分是三步&#xff1a;第一步&#xff1a;申请域名并映射到外网IP &#xff0…...

利用 OpenCV 进行棋盘检测与透视变换

利用 OpenCV 进行棋盘检测与透视变换 1. 引言 在计算机视觉领域&#xff0c;棋盘检测与透视变换是一个常见的任务&#xff0c;广泛应用于 摄像机标定、文档扫描、增强现实&#xff08;AR&#xff09; 等场景。本篇文章将详细介绍如何使用 OpenCV 进行 棋盘检测&#xff0c;并…...

Java Spring boot 篇:常用注解

Configuration 作用 Configuration 注解的核心作用是把一个类标记为 Spring 应用上下文里的配置类。配置类就像一个 Java 版的 XML 配置文件&#xff0c;能够在其中定义 Bean 定义和 Bean 之间的依赖关系。当 Spring 容器启动时&#xff0c;会扫描这些配置类&#xff0c;解析其…...

#渗透测试#批量漏洞挖掘#Apache Log4j反序列化命令执行漏洞

免责声明 本教程仅为合法的教学目的而准备,严禁用于任何形式的违法犯罪活动及其他商业行为,在使用本教程前,您应确保该行为符合当地的法律法规,继续阅读即表示您需自行承担所有操作的后果,如有异议,请立即停止本文章读。 目录 Apache Log4j反序列化命令执行漏洞 一、…...

【Linux】Linux 文件系统——关于inode 不足的相关案例

ℹ️大家好&#xff0c;我是练小杰&#xff0c;今天周二了&#xff0c;明天星期三&#xff0c;还有三天就是星期五了&#xff0c;坚持住啊各位&#xff01;&#xff01;&#xff01;&#x1f606; 本文是对之前Linux文件权限中的inode号进行实例讨论&#xff0c;看到博客有错误…...

k8s集群如何赋权普通用户仅管理指定命名空间资源

文章目录 1. 普通用户2. 创建私钥3. 创建 CertificateSigningRequest4. 批准 CertificateSigningRequest5. 创建 kubeconfig6. 创建角色和角色绑定7. 测试 1. 普通用户 创建用户demo useradd demo2. 创建私钥 下面的脚本展示了如何生成 PKI 私钥和 CSR。 设置 CSR 的 CN 和 …...

工控网络安全介绍 工控网络安全知识题目

31.PDR模型与访问控制的主要区别(A) A、PDR把对象看作一个整体 B、PDR作为系统保护的第一道防线 C、PDR采用定性评估与定量评估相结合 D、PDR的关键因素是人 32.信息安全中PDR模型的关键因素是(A) A、人 B、技术 C、模型 D、客体 33.计算机网络最早出现在哪个年代(B) A、20世…...

AIGC(生成式AI)试用 21 -- Python调用deepseek API

1. 安装openai pip3 install openai########################## Collecting openaiUsing cached openai-1.61.1-py3-none-any.whl.metadata (27 kB) Collecting anyio<5,>3.5.0 (from openai)Using cached anyio-4.8.0-py3-none-any.whl.metadata (4.6 kB) Collecting d…...

跨平台AES/DES加密解密算法【超全】

算法说明 要实现在 WinForm、Android、iOS、Vue3 中使用 相同的算法,确保各平台加密结果互通 一、统一加密参数 算法: AES-256-CBC 密钥: 32字节(示例中使用固定字符串生成) IV: 16字节 填充模式: PKCS7 字符编码: UTF-8 输出格式: Base64二、各平台实现代码...

【kafka】Golang实现分布式Masscan任务调度系统

要求&#xff1a; 输出两个程序&#xff0c;一个命令行程序&#xff08;命令行参数用flag&#xff09;和一个服务端程序。 命令行程序支持通过命令行参数配置下发IP或IP段、端口、扫描带宽&#xff0c;然后将消息推送到kafka里面。 服务端程序&#xff1a; 从kafka消费者接收…...

突破不可导策略的训练难题:零阶优化与强化学习的深度嵌合

强化学习&#xff08;Reinforcement Learning, RL&#xff09;是工业领域智能控制的重要方法。它的基本原理是将最优控制问题建模为马尔可夫决策过程&#xff0c;然后使用强化学习的Actor-Critic机制&#xff08;中文译作“知行互动”机制&#xff09;&#xff0c;逐步迭代求解…...

java调用dll出现unsatisfiedLinkError以及JNA和JNI的区别

UnsatisfiedLinkError 在对接硬件设备中&#xff0c;我们会遇到使用 java 调用 dll文件 的情况&#xff0c;此时大概率出现UnsatisfiedLinkError链接错误&#xff0c;原因可能有如下几种 类名错误包名错误方法名参数错误使用 JNI 协议调用&#xff0c;结果 dll 未实现 JNI 协…...

条件运算符

C中的三目运算符&#xff08;也称条件运算符&#xff0c;英文&#xff1a;ternary operator&#xff09;是一种简洁的条件选择语句&#xff0c;语法如下&#xff1a; 条件表达式 ? 表达式1 : 表达式2• 如果“条件表达式”为true&#xff0c;则整个表达式的结果为“表达式1”…...

在四层代理中还原真实客户端ngx_stream_realip_module

一、模块原理与价值 PROXY Protocol 回溯 第三方负载均衡&#xff08;如 HAProxy、AWS NLB、阿里 SLB&#xff09;发起上游连接时&#xff0c;将真实客户端 IP/Port 写入 PROXY Protocol v1/v2 头。Stream 层接收到头部后&#xff0c;ngx_stream_realip_module 从中提取原始信息…...

Python如何给视频添加音频和字幕

在Python中&#xff0c;给视频添加音频和字幕可以使用电影文件处理库MoviePy和字幕处理库Subtitles。下面将详细介绍如何使用这些库来实现视频的音频和字幕添加&#xff0c;包括必要的代码示例和详细解释。 环境准备 在开始之前&#xff0c;需要安装以下Python库&#xff1a;…...

MySQL 8.0 OCP 英文题库解析(十三)

Oracle 为庆祝 MySQL 30 周年&#xff0c;截止到 2025.07.31 之前。所有人均可以免费考取原价245美元的MySQL OCP 认证。 从今天开始&#xff0c;将英文题库免费公布出来&#xff0c;并进行解析&#xff0c;帮助大家在一个月之内轻松通过OCP认证。 本期公布试题111~120 试题1…...

工业自动化时代的精准装配革新:迁移科技3D视觉系统如何重塑机器人定位装配

AI3D视觉的工业赋能者 迁移科技成立于2017年&#xff0c;作为行业领先的3D工业相机及视觉系统供应商&#xff0c;累计完成数亿元融资。其核心技术覆盖硬件设计、算法优化及软件集成&#xff0c;通过稳定、易用、高回报的AI3D视觉系统&#xff0c;为汽车、新能源、金属制造等行…...

精益数据分析(97/126):邮件营销与用户参与度的关键指标优化指南

精益数据分析&#xff08;97/126&#xff09;&#xff1a;邮件营销与用户参与度的关键指标优化指南 在数字化营销时代&#xff0c;邮件列表效度、用户参与度和网站性能等指标往往决定着创业公司的增长成败。今天&#xff0c;我们将深入解析邮件打开率、网站可用性、页面参与时…...

管理学院权限管理系统开发总结

文章目录 &#x1f393; 管理学院权限管理系统开发总结 - 现代化Web应用实践之路&#x1f4dd; 项目概述&#x1f3d7;️ 技术架构设计后端技术栈前端技术栈 &#x1f4a1; 核心功能特性1. 用户管理模块2. 权限管理系统3. 统计报表功能4. 用户体验优化 &#x1f5c4;️ 数据库设…...