【转】uC/OS室温计

只看该作者 · 2016-12-25 12:49

一、          实验目的和要求
1.    学习Uc/OS II的应用程序编写；
2.    理解如何直接操作GPIO，体会与Linux的不同；
3.    学习单总线设备的访问方式；
4.    学习7段数码管的实时复用驱动方式。

二、          实验器材
1.    STM32F103核心板一块；
2.    MicroUSB线一根；
3.    面包板一块；
4.    两位7段数码管（共阳）一颗；
5.    360ou 1/8W电阻2颗；
6.    DHT-11温湿度传感器1个；
7.    面包线若干；
8.    编译软件；
9.    Fritzing

三、          实验内容和原理
1．设计输出方案，画连线示意图；
2．在面包板上连线，完成外部电路；
3．编写C/C++程序，测试程序和电路；
a)    测试、实现uC/OS对GPIO的访问；
b)    实现DHT-11数据的读
c)    实现以时分复用方式在四位7段数码管上一次现实0000-9999数字
d)    用两个uC/OS II人物，一个定时读DHT－11数据，一个轮流驱动数码管，一秒一次显示当前温度和湿度。注意处理好两个任务之间的数据共享。

四、          实验过程和数据记录
1.    首先使用Fritzing画出面包板示意图，示意图如下：

2.    然后在面包板上连线，连线图如下：

3.    下面使用C/C++编写程序
a.    测试、实现uC/OS对GPIO的访问；
配置相关GPIO端口，使用A11-12，C14-15作为7端数码管的选择位，使用A0-7作为7端数码管各led的显示。

void GPIO_Configuration(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_DeInit();
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
//C14-15初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14
| GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
//A0-7,11-12初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin0-7...11-12;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

b. 实现DHT-11数据的读

uint8_t DHT11_Check()
{
return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8);
}

void DHT11_Wait(int state)
{
while (DHT11_Check() != state);
}

void DHT11_Rst(){
//请求数据协议
DHT11_Pin_OUT();
DHT11_Set(0);
Delay_us(25000);
DHT11_Set(1);
Delay_us(30);
DHT11_Set(0);
DHT11_Pin_IN();
}
//5次读取中每次读取的数据
uint8_t DHT11_Read_Byte(){
int i, cnt;
uint8_t data = 0;
for (i=0; i<8; i++){
      cnt = 0;
      data <<= 1;
      DHT11_Wait(1);
      while (DHT11_Check() > 0){
         Delay_us(1);
         cnt++;
      }
      data |= cnt > 5;
}
return data;
}
//读取一次完整数据到buf中
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *buf){
int i;
int cpu_sr;
//DHT11对数据交换时时间要求高，故需要关闭中断以防协议中断。
OS_ENTER_CRITICAL();
DHT11_Rst();
if (DHT11_Check() == 0){
      DHT11_Wait(1);
      DHT11_Wait(0);
      for (i=0; i<5; i++){
         buf = DHT11_Read_Byte();
      }
      DHT11_Pin_OUT();
      OS_EXIT_CRITICAL();
      // 读取的第五个数据为校验数据
      if (buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3] == buf[4]){
         return 1;
      }else{
         return 0;
      }
}else{
      OS_EXIT_CRITICAL();
         return 0;
}
}

只看该作者 · 2016-12-25 12:50

c. 实现以时分复用方式在四位7段数码管上一次现实0000-9999数字

由于有共阳极的特性，七段数码管需要使用时分复用的方式进行显示数据。

//选择显示数据位，4位输出数据只有一个置位，其为选择显示的位
void digit_select(int index)
{
BitAction v[4];
int i;
for (i=0; i<4; i++){
      //根据index选择显示位
      if (index == i){
         v = Bit_SET;
      }else{
         v = Bit_RESET;
      }
}
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_11, v[0]);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_12, v[1]);
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_14, v[2]);
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_15, v[3]);
}
//根据输入数字点亮对应led，共8位，包括小数点以及7段数码管
void digit_show(int digit)
{
int segment, i, base;
BitAction v[8];
switch (digit){
      case 0 : segment = 0xc0; break;
      case 1 : segment = 0xf9; break;
      case 2 : segment = 0xa4; break;
      case 3 : segment = 0xb0; break;
      case 4 : segment = 0x99; break;
      case 5 : segment = 0x92; break;
      case 6 : segment = 0x82; break;
      case 7 : segment = 0xf8; break;
      case 8 : segment = 0x80; break;
      case 9 : segment = 0x90; break;
      default    : segment = 0x86; break;
}
base = 1 << 8;
// 由于数码管为共阳极，所以此处置位为不显示。
for (i=0; i<8; i++){
      base >>= 1;
      if ((segment & base )== 0){
         v = Bit_RESET;
      }else{
         v = Bit_SET;
      }
}
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, v[0]);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_1, v[7]);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_2, v[6]);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_3, v[5]);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, v[4]);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, v[3]);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_6, v[2]);
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, v[1]);
}
//控制时分复用，每调用一次显示对应的一位，使用静态变量控制选择位
void display(int digit){
static int index = -1;
int i;
int base = 1000;
index = (index + 1) % 4;
//index=0-3时分别对应从左到右四位
for (i=0; i<index; i++){
      base /= 10;
}
digit = (digit / base) % 10;
digit_select(index);
digit_show(digit);
}

显示0000-9999的功能调用display函数。由于其需要显示一段时间才能显示完整的四位数字，所以需要循环一段时间。

void ShowData(void* pdata)
{
      int value, i;
      for (value = 0; value < 10000 ;value += 1111){
         for (i = 0; i < 200; i++){
            display(value);
            Delay_ms(5);
         }
         if (value == 9999)
            value = 0;
      }
}

下图是显示效果

d. 用两个uC/OS II人物，一个定时读DHT－11数据，一个轮流驱动数码管，一秒一次显示当前温度和湿度。注意处理好两个任务之间的数据共享。

void GetData(void* pdata)
{
uint8_t buf[5];
memset(buf, 0, sizeof(buf));
while (1)
{ //检验数据有效性
      if(DHT11_Read_Data(buf) == 1)
      {
         //温度＋湿度
         ledValue = buf[2]*100 + buf[0];
      }

      Delay_ms(1000);
}
}

void ShowData(void* pdata)
{
   while(1)
   {
      //由于传感器数据读取有1s间隔，数值能够稳定显示。
      display(ledValue);
      Delay_ms(5);
   }
}

在main函数前面，创建两个优先级为1和2的任务，由于读取数据的任务更重要，所以优先级更高。

int GetData_Task_STK[STK_Size];
int ShowData_Task_STK[STK_Size];
int main(){
GPIO_Configuration();
OSInit();
OS_CPU_SysTickInit();
OSTaskCreate(
      GetData,
      (void *)0,
      (OS_STK *)&GetData_Task_STK[STK_Size-1],
      1);
OSTaskCreate(
      ShowData,
      (void *)0,
      (OS_STK *)&ShowData_Task_STK[STK_Size-1],
      2
);
OSStart();
return 0;
}

下图为显示效果：

表明现在温度是26摄氏度，湿度为54%