無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陸 海 樂(lè)明于

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

指示和報(bào)警裝置在人們的生活中無(wú)處不在，例如，在一些機(jī)器裝置上會(huì)以綠燈作為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)指示（綠燈亮了表示設(shè)備運(yùn)行），在危險(xiǎn)地帶設(shè)立紅燈警示等。所以指示燈和報(bào)警裝置對(duì)人們的生活生產(chǎn)是很重要的。STM32F103單片機(jī)設(shè)計(jì)的能夠由串口控制的LED指示與蜂鳴器報(bào)警裝置就是針對(duì)于人們對(duì)于指示報(bào)警裝置的需求而設(shè)計(jì)的，迎合市場(chǎng)有很大的實(shí)際意義。

1 電子指示與報(bào)警裝置的構(gòu)成

1.1 STM32單片機(jī)的串口

串口通訊全稱(chēng)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)同步通訊和半雙工通訊，可以說(shuō)能夠滿足各種需求，并且支持DMA通道的請(qǐng)求。Stm32的串口通過(guò)有兩個(gè)主要接口來(lái)與其他設(shè)備通訊，分別是RX與TX。RX是用來(lái)接受數(shù)據(jù)的引腳，當(dāng)有數(shù)據(jù)來(lái)的時(shí)候會(huì)通過(guò)這個(gè)角存入到stm32單片機(jī)的緩存器中，tx引腳用串口用來(lái)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(jì)，可以將電能轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，它可以將電直接轉(zhuǎn)換成光，LED的核心是一個(gè)半導(dǎo)體芯片，芯片的一端連接在支架上，一端是負(fù)極，另一端與電源正極相連，使整個(gè)芯片被環(huán)氧樹(shù)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(dāng)兩個(gè)半導(dǎo)體連接時(shí)，它們之間就形成了一個(gè)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(zhǎng)，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(guò)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(dòng)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(dòng)裝置和聲振裝置組成。它的工作原理是：二次信號(hào)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(jì)

將單片機(jī)的配置的led以及蜂鳴器的GPIO口分別與對(duì)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(shí)我們需要接一個(gè)限流電阻或者注意蜂鳴器與led的選型。

3 程序設(shè)計(jì)

首先我們會(huì)對(duì)我們的各個(gè)模塊進(jìn)行初始化配置，包括GPIO的配置，串口的配置。配置好了之后對(duì)各個(gè)GPIO的狀態(tài)進(jìn)行初始化（默認(rèn)為滅）。配置串口的接受中斷函數(shù)，也就是當(dāng)由串口數(shù)據(jù)接受的時(shí)候觸發(fā)串口中斷，將程序轉(zhuǎn)向到中斷服務(wù)函數(shù)當(dāng)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(dāng)串口接受到0x01的時(shí)候判定為安全時(shí)LED1亮起，當(dāng)串口接受到0x02的時(shí)候判定為危險(xiǎn)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(yǔ)：電子LED指示與報(bào)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(cè)裝置檢測(cè)到危險(xiǎn)之后，或者在正常運(yùn)行的啟動(dòng)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(guò)程當(dāng)中可以很好的做一個(gè)警示的信息的傳遞。因此電子LED指示與報(bào)警裝置具有很大的實(shí)際價(jià)值，兼容性強(qiáng)使用方便。所以學(xué)習(xí)了解這個(gè)裝置的意義還是很大的。