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基于STM32的温度分布与可视检测系统设

计

作者：周小超刘建树李占妮林华

来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2021年第11期

摘要：某生產设备控制器需对其表面温度进行测量，以实时掌握控制器工作温度。为了

进行表面温度多点测量，并进行可视化实时检测，研制了一种基于STM32的温度分布与可视

检测系统。STM32控制器作为系统的终端机使用，通过RS232协议与PC机进行数据传递，在

PC机上基于MATLABGUI设计系统的上位机软件，并在上位机上实现实时绘图可视化检测。

系统设计了16个温度测点，在控制器表明以4×4阵列分布，通过设计转接卡将16个传感器测

点与开发板连接。实验表明，系统运行稳定可靠，可应用于需温度采集的生产现场。

关键词：STM32;温度;RS232;MATLABGUI;可视化

中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1673-260X（2021）11-0026-04

引言0

生产设备的某些组件需在合适的温度下工作，高温度会影响组件某些电子元器件不能正

常工作[1-3]，因此对设备中重要的组件需对其工作温度进行实时检测，并做好冷却措施。目前

市场上存在多种多样的温度采集设备[4，5]，有些设备可连接多个传感器，但可将温度数据保

存到存储器的设备较少，即便部分设备可将温度数据保存，但仅保存温度的数值，无法实现实

时可视化采集与检测。王子权[6]等基于STM32单片机设计实现了20路的热电偶测温，通过在

STM32中移植剥夺式内核UCOSIII操作系统实现了多任务同优先级的时间片轮转调度，基于

STemWin界面设计系统进行了操作界面设计，但该系统仅可将采集的温度数据保存至SD卡

中，且温度检测界面不够友好，仅使用STM32控制器导致数据处理能力不足。范虹兴[7]等设

计了一种基于STM32的开关柜母线温度无线采集系统，系统的采集节点具有唯一的地址，当

母线温度高于设置的报警阈值时，采集节点与中心节点同时报警，从而有效地预防了事故发

生，但该系统的测点较少，采用无线设备传输数据容易造成数据缺失，无法实现对设备的实时

可视化检测。

本文基于STM32F4单片机研制了一种16路温度采集与实时可视化检测系统，将16路传

感器集成在一个转接卡上，转接卡与STM32开发板连接，将传感器线路连接至标准的USB接

口上。温度传感器采用DS18B20，通过使用通用GPIO模拟DS18B20的单总线协议，通过任

务信号量实现温度测量任务间的逐个切换，并基于MATLABGUI开发环境中设计系统的实时

可视化检测界面。

系统硬件设计1

系统整体组成1.1

系统的整体组成包括：STM32F4单片机、5V电源、LED指示灯、复位电路、单片机晶

振、RS232总线、传感器转接卡、DS18B201～DS18B2016，如图1所示。单片机的具体型号

为：STM32F429IGT6;5V电源采用标准的USB接口电源，经稳压降压芯片后成单片机标准的

3.3V供电电源;LED指示灯在电源接通后自动点亮;复位电路用于复位STM32单片机;单片机晶

振用于为单片机提供工作时序;RS232总线采用CH340G芯片进行电平转换，因此可在PC机上

直接使用USB接口即可实现串口通信;传感器转接卡为一块PCB板，板上集成16个标准USB

接口，DS18B20的供电电源通过转接卡实现与5V电源的接通。

传感器转接卡1.2

传感器转接卡某单个传感器电路如图2所示，使用USB的D-引脚连接DS18B20的数据

线，每个USB接口均带5V电源为传感器供电。

稳压降压电路1.3

稳压降压电路如图3所示，稳压降压芯片采为：LM1117-3.3，以实现5V到3.3V的低压

差电压调节。LED指示灯通过上拉1KΩ限流电阻与3.3V电源引脚连接。

1.4DS18B20电路

选择使用DALLAS半导体公司的DS18B20[8，9]数字温度传感器。DS18B20使用单总线

传输协议直接输出温度的数字信号量，具有体积小，成本低，抗干扰能力强，温度测量精度高

等特点。将传感器的I/O引脚