無錫職業(yè)技術(shù)學院 陸 海 樂明于

電子指示與報警裝置是是基于功能強大的STM32F103單片機的串口外設(shè)功能以及GPIO外設(shè)功能而設(shè)計的。設(shè)計的電路元素包括led燈，蜂鳴器等。首先詳細介紹STM32單片機串口功能，以及單片機串口的配置與使用，然后詳細介紹STM32單片機GPIO的配置，之后對于蜂鳴器的配置連接使用等。我們綜合單片機的GPIO和串口以及l(fā)ed燈綜合設(shè)計一個由串口接口控制的電子led指示與報警裝置。

指示和報警裝置在人們的生活中無處不在，例如，在一些機器裝置上會以綠燈作為設(shè)備運行狀態(tài)指示（綠燈亮了表示設(shè)備運行），在危險地帶設(shè)立紅燈警示等。所以指示燈和報警裝置對人們的生活生產(chǎn)是很重要的。STM32F103單片機設(shè)計的能夠由串口控制的LED指示與蜂鳴器報警裝置就是針對于人們對于指示報警裝置的需求而設(shè)計的，迎合市場有很大的實際意義。

1 電子指示與報警裝置的構(gòu)成

1.1 STM32單片機的串口

串口通訊全稱也叫：通用的同步異步發(fā)射器，它能夠很好的幫助我們編程調(diào)試我們程序。Stm32的串口外設(shè)能夠滿足工業(yè)化標準對數(shù)據(jù)的格式要求，能夠產(chǎn)生和支持多種波特率。與此同時能夠?qū)崿F(xiàn)同步通訊和半雙工通訊，可以說能夠滿足各種需求，并且支持DMA通道的請求。Stm32的串口通過有兩個主要接口來與其他設(shè)備通訊，分別是RX與TX。RX是用來接受數(shù)據(jù)的引腳，當有數(shù)據(jù)來的時候會通過這個角存入到stm32單片機的緩存器中，tx引腳用串口用來發(fā)送數(shù)據(jù)的引腳，它的初始狀態(tài)為高電平。

1.2 LED燈

LED是一種半導(dǎo)體設(shè)計，可以將電能轉(zhuǎn)換成可見光，它可以將電直接轉(zhuǎn)換成光，LED的核心是一個半導(dǎo)體芯片，芯片的一端連接在支架上，一端是負極，另一端與電源正極相連，使整個芯片被環(huán)氧樹脂封裝，半導(dǎo)體分為兩部分，一部分是以空穴為主的p型半導(dǎo)體，另一部分是N型半導(dǎo)體，但當兩個半導(dǎo)體連接時，它們之間就形成了一個p-n連接。在p區(qū)，電子和空穴連接，然后以光子的形式發(fā)射能量。這就是led能夠產(chǎn)生光亮的緣由。光的波長，即光的顏色，由形成p-n連接的材料決定。以不同的材料為基礎(chǔ)通過半導(dǎo)體電路發(fā)出各種各樣的光芒。

1.3 蜂鳴器

蜂鳴器是一種由直流電驅(qū)動的集成式電子發(fā)聲器，我們生活的許多角落都再使用它。蜂鳴器發(fā)聲是由振動裝置和聲振裝置組成。它的工作原理是：二次信號輸入由諧振裝置轉(zhuǎn)換成聲音輸出。

原理圖如圖1所示：

圖1 蜂鳴器原理圖

2 硬件設(shè)計

將單片機的配置的led以及蜂鳴器的GPIO口分別與對應(yīng)的電子設(shè)備相連，注意很多l(xiāng)ed小燈限流很小所以有時我們需要接一個限流電阻或者注意蜂鳴器與led的選型。

3 程序設(shè)計

首先我們會對我們的各個模塊進行初始化配置，包括GPIO的配置，串口的配置。配置好了之后對各個GPIO的狀態(tài)進行初始化（默認為滅）。配置串口的接受中斷函數(shù)，也就是當由串口數(shù)據(jù)接受的時候觸發(fā)串口中斷，將程序轉(zhuǎn)向到中斷服務(wù)函數(shù)當中去，我們從中將串口數(shù)據(jù)取出。在事先做好的協(xié)議中顯示相應(yīng)的狀態(tài)，例如當串口接受到0x01的時候判定為安全時LED1亮起，當串口接受到0x02的時候判定為危險LED2亮起，并且觸發(fā)蜂鳴器（讓蜂鳴器響起）。

程序代碼如下：

結(jié)語：電子LED指示與報警裝置使用了串口的接口，可以兼容任何的具有串口功能的裝置，在檢測裝置檢測到危險之后，或者在正常運行的啟動后。發(fā)送字節(jié)的數(shù)據(jù)到裝置上，裝置根據(jù)字節(jié)信息選擇顯示的狀態(tài)。能偶在人們的工作生產(chǎn)的過程當中可以很好的做一個警示的信息的傳遞。因此電子LED指示與報警裝置具有很大的實際價值，兼容性強使用方便。所以學習了解這個裝置的意義還是很大的。