【STM32G4】备战蓝桥杯嵌入式---实战---第七届嵌入式省赛—“模拟液位检测告警系统”

---

前言

为了减少篇幅，各模块的初始化均在模块配置中，可以随时去翻看博客，还有function里面的函数，将不再罗列出来，只是截图展示。

一、题目

“模拟液位检测告警系统”通过采集模拟电压信号计算液位高度，并根据用户设定的液位阈值执行报警动作，在液位等级发生变化时，通过串行通讯接口将液位信息发送到 PC 机。系统框图如图 1 所示：

设计任务及要求

1. 液位检测

通过电位器 R37 模拟液位传感器输出电压信号，设备以 1 秒为间隔采集 R37 输出电压，并与用户设定的液位阈值进行比较。假定液位高度与 R37 输出电压之间具有正比例关系：H = VR37*K，当 VR37=3.3V 时，对应液位高度为 100cm。通过液晶显示当前的液位高度、传感器（R37）输出状态和液位等级，液位检测显示界面如图 1 所示：

AD 采集得到的结果应经过软件滤波算法处理，显示结果保留小数点后两位有效数字
2. 液位阈值设定

设备可设定三个液位阈值，对应四个液位等级，阈值由用户通过按键输入，设备保存阈值，并根据此阈值判断液位等级，假 定用户输入的三个液位阈值为 10cm、20cm 和 30cm，液位高度与液位等级的对应关系如下：
2.1 液位高度≤10cm 时，液位等级为 0；
2.2 10cm<液位高度≤20cm 时，液位等级为 1；
2.3 20cm<液位高度≤30cm 时，液位等级为 2；
2.4 液位高度＞30cm 时，液位等级为 3。
设备初始液位阈值分别为 30cm、50cm 和 70cm，用户修改阈值后，设备应将此参数保
存在 E2PROM 中，当设备重新上电时，可从 E2PROM 中获取。
3. 液位阈值设定

B1 按键：“设置”按键，按下后进入阈值设定界面（如图 2 所示），再次按下 B1 按键时退出设置界面，保存用户设定的结果到 E2PROM，并返回图 1 所示的液位检测界面。

B2 按键：切换选择 3 个待修改的阈值，被选中的阈值应突出显示。
B3 按键：“加”按键，按下后，被选择的阈值增加 5cm，增加到 95cm 为止。
B4 按键：“减”按键，按下后，被选择的阈值减少 5cm，减少到 5cm 为止。
4. 串口查询与输出功能

使用 STM32 USART2 完成以下串口功能，波特率设置为 9600。
4.1 查询
通过 PC 机向设备发送字符‘C’，设备返回当前液位高度和液位等级；
通过 PC 机向设备发送字符‘S’，设备返回当前设定的三个阈值。
液位高度和等级返回数据格式举例：
“C:H55+L2\r\n”
解析：应答高度、等级查询，液位高度为 55cm，液位等级为 2。
阈值返回数据格式举例：
“S:TL30+TM50+TH70\r\n”
解析：应答阈值查询，设备内保存的三个阈值分别为 30cm、50cm 和 70cm。
4.2 输出
当液位等级发生变化时，设备自动向 PC 机发送当前液位等级、液位高度和液位变化趋势（上升或下降）。
输出数据格式举例：
“A:H55+L2+D\r\n”
解析：液位变化自动发送，液位高度 55cm，液位等级为 2，变化趋势下降。
“A:H55+L2+U\r\n”
解析：液位变化自动发送，液位高度 55cm，液位等级为 2，变化趋势上升。
5. 状态指示

LED 指示灯功能定义如下：
LD1：运行状态指示灯，以 1 秒为间隔亮灭闪烁；
LD2：液位等级变化指示灯，当液位等级发生变化时，LD2 以 0.2 秒为间隔闪烁 5 次；
LD3：通讯状态指示灯，当设备接收到查询指令时，LD3 以 0.2 秒为间隔闪烁 5 次

二、模块初始化以及功能分析

1.模块的初始化

需要用的模块：LCD、IIC、四个按键、LED、ADC（PB15）、USART2

2.模块功能分析

LCD：显示-----》Display();
IIC：读取和存储信息到EEPROM-----》EEPROM_Write();EEPROM_Read();
按键：对参数进行调整-----》KEY_Handle();KEY_Scan();
LED：提示作用-----》LED();
ADC：读取电压值-----》Get_ADC();
USART2：与PC机交互-----》HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

三、函数实现

1.void Display(void);

当mode = 0时显示页面1；
当mode = 1时显示页面2:
location表示更改参数的位置，使选中的参数那一行显示为绿色。
location = 1：第一个参数，location = 2：第二个参数,location = 3：第三个参数

void Display(void)
{
	if(mode == 0)
	{
		LCD_DisplayStringLine(Line1, "   Liquid Level");
		
		sprintf((char *)str,"  Height: %.2d cm",Height);
		LCD_DisplayStringLine(Line3,str);
		
		sprintf((char *)str,"  ADC: %.2f V",Adc);
		LCD_DisplayStringLine(Line5,str);
		
		sprintf((char *)str,"  Level:  %.1d",Level);
		LCD_DisplayStringLine(Line7,str);
	}else if(mode == 1)
	{
		LCD_DisplayStringLine(Line1, "   Parameter Setup");
		
		if(location == 1)	LCD_SetTextColor(Green);
		sprintf((char *)str," Threshold 1: %.2d cm",shold[0]);
		LCD_DisplayStringLine(Line4,str);
		LCD_SetTextColor(Black);

		if(location == 2)	LCD_SetTextColor(Green);
		sprintf((char *)str," Threshold 2: %.2d cm",shold[1]);
		LCD_DisplayStringLine(Line6,str);
		LCD_SetTextColor(Black);
		if(location == 3)	LCD_SetTextColor(Green);
		sprintf((char *)str," Threshold 3: %.2d cm",shold[2]);
		LCD_DisplayStringLine(Line8,str);
		LCD_SetTextColor(Black);
	}
}

2.void EEPROM_Read(void);void EEPROM_Write(void);

存储三个参数到0x00、0x01、0x02。注意延时HAL_Delay(5);也可
IIC的读写函数在模块配置iic那一小节

void EEPROM_Read(void)
{
	shold[0] = IIC_Read(0x00);HAL_Delay(10);
	shold[1] = IIC_Read(0x01);HAL_Delay(10);
	shold[2] = IIC_Read(0x02);HAL_Delay(10);
}
void EEPROM_Write(void)
{
	IIC_Write(0x00,shold[0]);HAL_Delay(10);
	IIC_Write(0x01,shold[1]);HAL_Delay(10);
	IIC_Write(0x02,shold[2]);HAL_Delay(10);
}

3.uint8_t KEY_Scan(uint8_t mode);

uint8_t KEY_Scan(uint8_t mode)
{
	static uint8_t flag=1;
	if(mode)	flag = 1;
	if(flag &&(KEY_B1 == 0 || KEY_B2 == 0 || KEY_B3 == 0 ||	KEY_B4== 0 ))
	{
		HAL_Delay(10);
		flag = 0;
		if (KEY_B1 == 0)	return B1_Press;
		else if (KEY_B2 == 0) return B2_Press;
		else if (KEY_B3 == 0) return B3_Press;
		else if (KEY_B4 == 0) return B4_Press;
	}else if(KEY_B1 == KEY_B2 == KEY_B3 == KEY_B4 == 1)	flag = 1;
	return 0;
}

4.void KEY_Handle(uint8_t key);

在B1按下时显示页面切换（mode变化）
在B2按下时切换参数选择的地址（location变化）
在B3按下时对应参数加5，不大于95
在B4按下时对应参数减5，不小于5

void KEY_Handle(uint8_t key)
{
	if(key == B1_Press)
	{
		LCD_Clear(White);//清屏
		if(mode == 0){mode = 1;}
		else if(mode == 1){
			mode = 0;
			EEPROM_Write();}
	}
	else if(key == B2_Press)
	{
		location++;
		location = location % 4;
	}
	else if(key == B3_Press)
	{
		if(shold[location-1] < 95){shold[location-1] = shold[location-1] + 5;}
	}
	else if(key == B4_Press)
	{
		if(shold[location-1] > 5){shold[location-1] = shold[location-1] - 5;}
	}
}

5.uint16_t Get_ADC(void);

读取ADC，Get_ADC()*3.3/4096才是电压值

uint16_t Get_ADC(void)
{
	uint16_t temp = 0 ;
	HAL_ADC_Start(&hadc2);
	temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc2);
	HAL_ADC_Stop(&hadc2);
	
	return temp;
}

6.void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

接受中断服务函数
接收到数据，send = 1；用以控制LD3亮
若是接收到C，发送信息；
若是接收到S，发送信息；

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	send = 1;
	if(data[0] == 'C')
	{
		sprintf((char *)str,"C:H%.2d+L%.1d\r\n",Height,Level);
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (unsigned char *)str, strlen((char *)str), 50);
	}
	else if(data[0] == 'S')
	{
		sprintf((char *)str,"S:TL%.2d+TM%.2d+TH%.2d\r\n",shold[0],shold[1],shold[2]);
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (unsigned char *)str, strlen((char *)str), 50);
	}
}

7.int main(void);

初始化;

	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15|GPIO_PIN_8
                          |GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);
	
	I2CInit();
	
	IIC_Write(0x00,30);HAL_Delay(10);
	IIC_Write(0x01,50);HAL_Delay(10);
	IIC_Write(0x02,70);HAL_Delay(10);
	
	EEPROM_Read();
	LCD_Init();
	LCD_Clear(White);
	LCD_SetTextColor(Black);
	
	HAL_Delay(100);

while（1）;

		Display();
		HAL_UART_Receive_IT(&huart1,data,1);
		key = KEY_Scan(0);
		if(key)	KEY_Handle(key);
		if(count == 1 && mode == 0){
			Level_Last = Level;
			Adc = Get_ADC()*3.3/4096;
			Height = 100/3.3*Adc;
			
			if(Height < shold[0])	Level = 0;
			else if(Height < shold[1])	Level = 1;
			else if(Height < shold[2])	Level = 2;
			else	Level = 3;
			if(Level_Last > Level){
				change = 1;
				sprintf(arr,"A:H%.2d+L%.1d+D\r\n",Height,Level);
				HAL_UART_Transmit(&huart1, (unsigned char *)arr, strlen(arr), 50);
			}
			else if(Level_Last < Level){
				change = 1;
				sprintf(arr,"A:H%.2d+L%.1d+U\r\n",Height,Level);
				HAL_UART_Transmit(&huart1, (unsigned char *)arr, strlen(arr), 50);
			}
			count = 0;
			if(i++%2)
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);
			else
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);
			
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15
                          |GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);
		}
		if(change == 1 && time == 1)
		{
			if(j++%2)
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);
			else
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);//		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_9);
			
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15
                          |GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);
		}
		else if(send == 1 && time == 1)
		{
			if(k++%2)
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET);
			else
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET);//HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_10);
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15
                          |GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);
		}

8.void SysTick_Handler(void);

上面的time和count在哪变了，在哪计时呢？
就在滴答定时器里面咯。
大家打开stm32g4xx_it.c

	if(j++ == 200)
	{
		j = 0;
		time = 1;
	}
	if(i++ >= 1000)
	{
		count = 1;
		i = 0;
		change = 0;
		send = 0;
	}

j是0.2s的计时，i是1s的计时

---

总结

以上就是本次赛题的程序设计部分（变量定义部分，本人没有罗列出来嗷），在代码简洁方面本人做的不是很好，如有更好的设计方法可以在评论区留言。互相学习。

还等什么，赶快自己写一下，测试一下代码。嘿嘿