嵌入式C语言教程：实现高精度温度监控系统

在嵌入式系统中，监控环境温度是一项常见且重要的任务。使用模数转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC）来读取温度传感器的模拟信号，并通过数字信号处理技术来提高测量的准确性和可靠性，是一种高效的解决方案。本教程将介绍如何在STM32微控制器上实现一个高精度的温度监控系统。

一、开发环境准备

硬件要求

微控制器：STM32F103C8T6，具备足够的ADC资源和处理能力。
开发板：STM32 Blue Pill，成本效益高，适用于原型开发。
外部设备：NTC热敏电阻，用于感测温度。

软件要求

集成开发环境（IDE）：STM32CubeIDE。
固件库：STM32CubeMX，用于配置微控制器的外设设置。

安装和配置

安装STM32CubeIDE：从ST官网下载并安装。
使用STM32CubeMX创建项目：选择STM32F103C8T6芯片，配置ADC和所需的GPIO，生成初始化代码。

二、应用场景：实时环境温度监控

设计目标

设计一个系统，能够实时监控环境温度，并通过数字信号处理技术，如滤波和校准，来提高温度读数的精度和稳定性。

代码实现

#include "stm32f1xx_hal.h"

ADC_HandleTypeDef hadc1;
DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_DMA_Init(void);
static void MX_ADC1_Init(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_ADC1_Init();

  uint32_t adcValue = 0;
  float temperature = 0.0;

  // 开始ADC DMA连续转换模式
  HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, &adcValue, 1);
  
  while (1)
  {
    temperature = ConvertToTemperature(adcValue);
    // 更新显示或报警系统
  }
}

float ConvertToTemperature(uint32_t adcValue)
{
    // 假设使用10k NTC热敏电阻和10k分压电阻
    const float B = 3950.0;  // B常数
    const float T0 = 298.15; // 参考温度（开尔文）
    const float R0 = 10000.0; // 参考电阻
    float R = 10000.0 * ((4096.0 / adcValue) - 1);
    float T = 1.0 / (log(R / R0) / B + 1.0 / T0);
    return T - 273.15; // 转换为摄氏度
}

void MX_DMA_Init(void)
{
  __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
  // 配置ADC1 DMA
  hdma_adc1.Instance = DMA1_Channel1;
  hdma_adc1.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
  hdma_adc1.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
  hdma_adc1.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
  hdma_adc1.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
  hdma_adc1.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;
  hdma_adc1.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
  hdma_adc1.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;
  HAL_DMA_Init(&hdma_adc1);
  __HAL_LINKDMA(&hadc1, DMA_Handle, hdma_adc1);
}

void MX_ADC1_Init(void)
{
    hadc1.Instance = ADC1;
    hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
    hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
    hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
    hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
    hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
    hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
    hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
    hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
    HAL_ADC_Init(&hadc1);
}

void Error_Handler(void)
{
    __disable_irq();
    while (1)
    {
    }
}