# TempController_STM32F103

**Repository Path**: yanweiwei_1981/tempcontroller_stm32f103

## Basic Information

- **Project Name**: TempController_STM32F103
- **Description**: 微型温控项目
- **Primary Language**: C
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-06-21
- **Last Updated**: 2026-06-30

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# STM32F103 温控模块

基于STM32F103C8T6的高精度温度控制系统，支持TMP117温度传感器和MOSFET加热控制。

## 项目结构

```
TempController_STM32F103/
├── Core/                      # 核心代码
│   ├── Inc/                   # 头文件
│   └── Src/                   # 源文件
├── Drivers/                   # STM32 HAL驱动库
├── Hardware/OLED/             # OLED驱动
├── System/                    # 系统模块（delay, sys）
├── MDK-ARM/                   # Keil工程文件
├── PC_Test_Software/          # 上位机测试软件
├── Labwindows-CVI_Test_APP/   # LabWindows/CVI测试程序
└── Docs/                      # 文档
```

## 硬件配置

| 外设 | 引脚 | 功能 |
|------|------|------|
| I2C1 | PB6(SCL), PB7(SDA) | TMP117温度传感器 |
| TIM2_CH1 | PA0 | PWM加热控制（MOSFET驱动） |
| USART1 | PA9(TX), PA10(RX) | 串口调试通信 |
| USART3 | PB10(TX), PB11(RX) | Modbus RS485通信 |
| SPI1 | PA4(CS), PA5(SCK), PA7(MOSI) | OLED显示屏 |
| LED | PC13 | 状态指示灯 |

## 调试进度记录

### 2026-06-21

- [x] 项目框架搭建完成
- [x] STM32 HAL库配置
- [x] I2C1初始化（用于TMP117通信）
- [x] TIM2 PWM配置（1kHz，用于MOSFET控制）
- [x] USART1初始化（9600bps，调试串口）
- [x] SPI1初始化（用于OLED通信）
- [x] GPIO初始化（LED、OLED控制引脚）
- [x] TMP117驱动开发完成
- [x] PID控制器实现
- [x] 串口协议实现
- [x] OLED显示屏驱动（SSD1315）
- [x] EEPROM参数存储模块
- [x] 模拟温度模式调试通过
- [x] LED闪烁指示功能验证通过

**待调试项（等待硬件）：**

- [ ] TMP117温度传感器焊接与验证
- [ ] MOSFET驱动模块焊接与验证
- [ ] 真实温度读取测试
- [ ] PID温度控制闭环调试
- [ ] OLED显示效果优化
- [ ] Modbus RS485通信测试
- [ ] 高温/低温告警功能验证
- [ ] 参数保存与恢复功能测试

### 调试注意事项

1. **模拟温度模式**：当前 `SIMULATE_TEMP_ENABLE = 1`，可直接测试PID控制和OLED显示
2. **硬件连接**：TMP117 AD引脚接地时I2C地址为0x48
3. **PWM输出**：PA0引脚输出1kHz PWM，控制MOSFET驱动加热模块
4. **串口调试**：USART1（PA9/PA10），波特率9600，用于打印调试信息

### 测试命令（串口）

通过串口发送以下命令测试功能：

```
:R          # 读取当前温度
:S37.0      # 设置目标温度为37°C
:M1         # 启动温控
:M0         # 停止温控
:K          # 读取PID参数
:K2.0,0.5,1.0  # 设置PID参数
:G          # 获取完整状态
:W          # 保存参数到EEPROM
:D          # 恢复默认参数
:V          # 读取版本号
```

### 编译环境

- Keil MDK-ARM v5.x
- STM32CubeMX
- Python 3.6+（上位机软件）

### 固件版本

- 当前版本：V1.3
- 默认目标温度：37°C
- 默认PID参数：Kp=1.0, Ki=0.1, Kd=0.5

## 功能模块说明

### 1. TMP117温度传感器驱动

- **文件**: Core/Src/tmp117.c
- **接口**: I2C（100kHz）
- **精度**: ±0.1°C（典型值）
- **温度范围**: -55°C ~ 150°C
- **分辨率**: 0.0078125°C（16位ADC）

### 2. PID控制器

- **文件**: Core/Src/pid_controller.c
- **控制周期**: 100ms
- **输出范围**: 0~100%（对应PWM占空比）
- **参数**: Kp(比例), Ki(积分), Kd(微分)

### 3. OLED显示屏驱动

- **文件**: Core/Src/ssd1315.c
- **芯片**: SSD1315（128×64像素）
- **接口**: SPI（软件模拟）
- **显示模式**: 温度模式、状态模式、简洁模式

### 4. 串口协议

- **文件**: Core/Src/uart_protocol.c
- **格式**: ASCII协议（以冒号开头）
- **通信速率**: 9600bps
- **命令类型**: 读温度、设目标、启停控制、PID参数、状态查询

### 5. EEPROM存储

- **文件**: Core/Src/eeprom_storage.c
- **存储介质**: STM32内部Flash（模拟EEPROM）
- **存储内容**: 目标温度、PID参数、告警阈值、运行模式、温度偏移

## 硬件调试步骤

### 步骤1：基础硬件检查

1. 检查电源连接（5V/3.3V）
2. 确认USB转串口连接正常
3. 验证ST-Link下载器连接（SWD接口）
4. 检查LED是否正常闪烁（PC13）

### 步骤2：串口调试

1. 打开串口助手（波特率9600，8N1）
2. 上电后应看到启动信息
3. 发送 `:R` 命令读取温度（模拟模式下应有返回）
4. 发送 `:V` 命令验证版本号

### 步骤3：TMP117传感器调试

1. **焊接传感器**: 将TMP117焊接到电路板
2. **确认I2C地址**: 根据AD引脚配置确认地址（默认0x48）
3. **读取设备ID**: 发送读取命令验证通信
4. **读取温度**: 对比室温确认准确性
5. **校准偏移**: 通过 `:Oxxx.x` 命令调整温度偏移

### 步骤4：MOSFET加热控制

1. **连接加热模块**: 将MOSFET驱动板连接到PA0引脚
2. **测试PWM输出**: 设置目标温度高于当前温度
3. **启动温控**: 发送 `:M1` 启动PID控制
4. **观察PWM**: 使用示波器观察PA0引脚的PWM波形
5. **验证加热效果**: 观察温度是否上升

### 步骤5：OLED显示调试

1. **检查SPI连接**: PA4(CS), PA5(SCK), PA7(MOSI)
2. **检查控制引脚**: PA3(DC), PA8(RES)
3. **上电检查**: 屏幕应显示温度信息
4. **切换显示模式**: 通过串口命令切换显示模式

## PID参数调优指南

### 参数作用

| 参数 | 作用 | 调整影响 |
|------|------|----------|
| Kp | 比例控制 | 增大响应速度，过大易振荡 |
| Ki | 积分控制 | 消除稳态误差，过大易超调 |
| Kd | 微分控制 | 抑制振荡，过大易受噪声影响 |

### 调优步骤

1. **初始设置**: Kp=1.0, Ki=0.0, Kd=0.0
2. **增大Kp**: 直到温度出现轻微振荡
3. **减小Kp**: 回到不振荡的最大值
4. **增加Ki**: 逐步增加直到消除稳态误差
5. **增加Kd**: 减小振荡，改善响应速度

### 推荐参数

| 应用场景 | Kp | Ki | Kd |
|----------|----|----|----|
| 快速升温 | 2.0 | 0.2 | 0.5 |
| 稳定控温 | 1.0 | 0.1 | 0.3 |
| 高精度控温 | 0.5 | 0.05 | 0.2 |

## 常见问题排查

### 问题1：串口无输出

- 检查串口线连接（TX/RX是否交叉）
- 确认波特率设置（9600）
- 检查USART1引脚配置（PA9/PA10）
- 验证电源是否正常

### 问题2：TMP117读取失败

- 检查I2C引脚连接（PB6=SCL, PB7=SDA）
- 确认传感器已正确焊接
- 检查I2C上拉电阻（4.7kΩ）
- 验证设备地址是否正确（0x48）

### 问题3：PWM输出无效果

- 检查PA0引脚连接
- 确认MOSFET驱动板供电正常
- 验证TIM2配置是否正确
- 使用示波器测量PWM波形

### 问题4：OLED不显示

- 检查SPI引脚连接
- 确认DC和RES引脚状态
- 检查OLED屏幕供电
- 验证SSD1315初始化流程

### 问题5：温度控制不稳定

- 检查加热功率是否足够
- 调整PID参数（减小Kp或增加Kd）
- 检查传感器安装位置（远离热源）
- 增加控制周期或采样平均

## 调试工具

### 硬件工具

- ST-Link V2/V3（程序下载与调试）
- USB转TTL串口模块（串口通信）
- 示波器（测量PWM波形）
- 万用表（测量电压和电流）

### 软件工具

- Keil MDK-ARM（代码编译与调试）
- STM32CubeMX（外设配置）
- 串口助手（串口调试）
- PC测试软件（上位机监控）

## 注意事项

1. **电源安全**: 加热模块工作时会产生高温，注意散热
2. **传感器安装**: TMP117应安装在被测物体附近，避免直接接触热源
3. **MOSFET驱动**: 确保驱动板能承受所需电流，必要时增加散热片
4. **参数保存**: 重要参数通过EEPROM保存，避免掉电丢失
5. **告警功能**: 设置合理的高温/低温告警阈值，确保安全

## 参与贡献

1. Fork 本仓库
2. 新建 Feat_feature 分支
3. 提交代码
4. 新建 Pull Request
5. 代码推送到远程仓库：git push origin master
6. 代码强制推送到仓库：git push -f origin master