项目简介

本项目设计了一个基于温度变化的彩色LCD显示系统，使用温度传感器NST112采集温度数据，并将其以直观的方式显示在彩色LCD上。用户可以通过电位计调节LED显示模式和亮度。该系统可以应用于各种场景，例如：

工业环境：监测设备温度，防止过热或过冷

家居环境：监测室内温度，调节空调或暖气

科研环境：采集温度数据进行分析

项目功能介绍

温度测量：使用NST112温度传感器实时采集环境温度，并将其显示在LCD上。

温度显示：将温度值以数字方式显示在彩色LCD上，方便用户查看。

显示模式调节：通过电位计调节LED模式

亮度调节：通过电位计调节LED显示亮度，适应不同环境光线条件。

设计思路

• 采用MSPM0 L1306单片机作为系统的控制核心
• 使用温度传感器NST112通过硬件I2C通信采集温度数据
• 使用彩色LCD通过模拟SPI通信显示温度信息
• 使用电位计改变PWM周期和占空比，通过PWM捕获来获取PWM波的周期和占空比来实现调节显示模式和亮度

硬件框图

软件流程图

硬件介绍

MSPM0 L1306单片机：MSPM0 L1306是一款低功耗、高性能的16位单片机，具有丰富的片上外围资源，能够满足本系统的控制需求。

温度传感器NST112：NST112是一款高精度、低功耗的数字温度传感器，能够提供精确的温度测量。

彩色LCD：彩色LCD能够以直观的方式显示温度信息，提高系统的用户体验。

电位计：电位计可以调节显示模式和亮度，方便用户进行个性化设置。

项目图片

主要代码片段及说明

main.c

#include "ti_msp_dl_config.h"
#include "delay.h"
#include "QDTFT_demo.h"
#include "Lcd_Driver.h"
#include "GUI.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "IIC.h"
#include "PWM_Capture.h"
     
     
extern float Temperature;
uint8_t temp_threshold;
uint16_t duty = 650;
uint16_t duty_max=650;
bool dir = 0;
bool LED_Mode=0;//0为普通，1为闪烁

struct PWM pwm;

int main(void)
{
    uint8_t KEY_Num;
    SYSCFG_DL_init();
    LED_Init();
    Lcd_Init();
    Lcd_Clear(GRAY0);
    Key_Init();
    temp_threshold=25;
    
    while (1) 
    {
        
        pwm=Get_PWM_PAD();//268<pwm.Period<507     34< pwm.Duty<80
        if(pwm.Duty>=75)
        {
            duty_max=80;
        }
        else if(pwm.Duty<=40)
        {
            duty_max=650;
        }
        if(pwm.Period>=490)
        {
            LED_Mode=0;
        }
        else if(pwm.Period<=285)
        {
            LED_Mode=1;
        }
        if(LED_Mode==1)
        {
            if(dir == 0)
            {
                duty=duty_max;
                dir = 1;
            }
            else
            {
                duty=0;
                dir=0;
            }
        }
        IICstart();
        KEY_Num=Key_GetNum();
        if(KEY_Num==1)
        {
            temp_threshold++;

        }
        else if(KEY_Num==2)
        {
            temp_threshold--;

        }
				Gui_DrawFont_GBK16(10,90,BLACK,GRAY0,"温度阈值:");
        Gui_DrawFont_int_Num(20,110,BLACK,GRAY0,temp_threshold);
				Gui_DrawFont_GBK16(40,110,BLACK,GRAY0,"℃");

     
				if(Temperature<=temp_threshold)
				{
            Gui_DrawFont_GBK16(2,10,GREEN,GRAY0, "室温:");
            Gui_DrawFont_FloatNum(40,10,GREEN,GRAY0, Temperature);
            Gui_DrawFont_GBK16(100,10,GREEN,GRAY0,"℃");
            Gui_DrawFont_GBK16(16,40,GREEN,GRAY0,"    ");
            Gui_DrawFont_GBK16(10,60,GREEN,GRAY0,"            ");
            if(LED_Mode==1)
            {
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED2_INST ,0 ,GPIO_PWM_LED2_C1_IDX);
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED2_INST ,0 ,GPIO_PWM_LED2_C0_IDX);
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED1_INST ,duty ,GPIO_PWM_LED1_C0_IDX);
            }
            else
            {
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED1_INST ,duty_max ,GPIO_PWM_LED2_C0_IDX);
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED2_INST ,0 ,GPIO_PWM_LED2_C1_IDX);
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED2_INST ,0 ,GPIO_PWM_LED2_C0_IDX);                
            }
        }
        else
        {
            Gui_DrawFont_GBK16(2,10,RED,GRAY0, "室温:");
            Gui_DrawFont_FloatNum(40,10,RED,GRAY0, Temperature);
            Gui_DrawFont_GBK16(100,10,RED,GRAY0,"℃");
            Gui_DrawFont_GBK16(16,40,RED,GRAY0,"高温");
            Gui_DrawFont_GBK16(10,60,RED,GRAY0,"超出预设温度");
            if(LED_Mode==1)
            {
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED2_INST ,0 ,GPIO_PWM_LED2_C0_IDX);
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED1_INST ,0 ,GPIO_PWM_LED1_C0_IDX);
                  DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED2_INST ,duty ,GPIO_PWM_LED2_C1_IDX);
                  
            }
            else
            {
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED2_INST ,duty_max ,GPIO_PWM_LED2_C1_IDX);
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED2_INST ,0 ,GPIO_PWM_LED2_C0_IDX);
                DL_Timer_setCaptureCompareValue ( PWM_LED1_INST ,0 ,GPIO_PWM_LED1_C0_IDX);
            }
        }
    }
}

• 主循环 (while(1)): 该循环持续执行程序逻辑。
• • 读取PWM信号
  • • pwm = Get_PWM_PAD(): 该函数获取捕获到的PWM信号信息并存储在 pwm 结构中。
  • 根据PWM周期调整占空比
  • • 代码检查捕获到的PWM周期 (pwm.Period) 并根据该值调整 duty_max 变量。这表明外部控制机制可能会影响LED亮度。
  • 根据PWM周期选择LED模式
  • • 类似于上一点，代码检查 pwm.Period 并根据该值设置 LED_Mode 标志。这暗示外部控制也可能定义LED工作模式。
  • 闪烁LED逻辑（如果 LED_Mode 为1）
  • • 代码根据 dir 标志设置 duty 变量在最大值 (duty_max) 和0之间，实现简单的LED闪烁行为。
  • 读取用户输入
  • • IICstart(): 启动I2C通信并读取温度。
    • KEY_Num = Key_GetNum(): 获取按键值。
  • 根据用户输入更新温度阈值
  • • 代码检查 KEY_Num 值并根据该值增加或减少 temp_threshold。
  • 显示温度和阈值
  • • 代码使用 Gui_DrawFont_GBK16 和 Gui_DrawFont_int_Num 函数（可能来自包含的库）在LCD上显示文本和数值，包括当前温度、阈值和单位。
  • 根据温度控制LED和文本颜色
  • • 代码检查 Temperature 值与 temp_threshold 的比较结果。
    • • 低于阈值（绿色）
      • • 以绿色显示“室温”和温度值。
        • 根据 LED_Mode 将LED颜色（通过PWM控制）设置为绿色。
      • 高于阈值（红色）
      • • 以红色显示“室温”和温度值。
        • 显示超过阈值的警告信息。
        • 根据 LED_Mode 将LED颜色（通过PWM控制）设置为红色。

• 将NST112返回的温度信息进行解码换算：

float GetTemp(uint8_t volatile* buff)
{
  uint8_t high, low;
  uint16_t temp, num;
  float temperature = 0;
  high = buff[0];
  low = buff[1];
  if(high & 0x80){
    temp = (high << 8) | low;
    num = (((~temp) >> 4) + 1) & 0x0fff;
    temperature = -0.0625 * num;
  }else{
    temp = (high << 8) | low;
    num = temp >> 4;
    temperature = 0.0625 * num;
  }
  return temperature;
}

遇到的主要难题及解决方法

温度测量精度问题：为了提高温度测量精度，使用了高精度温度传感器NST112。

LCD显示问题：为了提高LCD显示效果，优化了显示算法。

未来的计划或建议

将系统扩展为无线系统，可以通过手机或其他设备进行远程监控

增加更多功能，例如：历史温度数据存储和查询、温度报警功能、温控功能等。

总结

本项目设计了一个基于温度变化的彩色LCD显示系统，该系统具有以下特点：

测量精度高

显示直观

操作简单

功能扩展性强

该系统可以应用于各种场景，具有一定的实用价值。