# 题目重述 根据提供的任务要求，需实现一个基于STM32的嵌入式系统功能程序，主要功能包括： 1. 在显示屏第一行显示固定学号； 2. 第二行显示年月日及时分秒，初始时间为2025年12月15日 11:59:55； 3. 第三行每300ms采集一次温湿度数据并显示； 4. 第四行显示是否着火的信息； 5. 板载LED0（PC13）以250ms间隔闪烁； 6. 按键3控制蜂鸣器开启，按键4控制关闭； 7. 按键1控制舵机转至0°，按键2控制转至90°； 8. 通过WiFi将温湿度数据发送到手机APP； 9. 手机APP可远程控制外接LED1的开关； 10. APP实时显示是否检测到着火。 --- # 给出答案（答案为带注释的代码块） 由于该系统涉及硬件驱动、WiFi通信和多任务协调，推荐使用 **C语言** 在 **STM32CubeIDE** 环境下开发。以下是核心框架代码（基于HAL库 + FreeRTOS + ESP8266 WiFi模块模拟）： ```c #include "main.h" #include "stdio.h" #include "string.h" #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/task.h" // 假设使用LCD或OLED显示接口（如I2C OLED） extern void LCD_DisplayString(uint8_t line, char* str); // 显示函数原型 extern float read_temperature(void); // 获取温度 extern float read_humidity(void); // 获取湿度 extern uint8_t detect_fire(void); // 火灾检测传感器 extern void servo_set_angle(uint8_t angle); // 舵机控制 extern void buzzer_on(void); // 蜂鸣器开 extern void buzzer_off(void); // 蜂鸣器关 extern void led1_on(void); // 外部LED1开 extern void led1_off(void); // 外部LED1关 extern void esp8266_send_data(char* data); // 发送数据到ESP8266(WiFi) extern uint8_t esp8266_receive_cmd(void); // 接收APP指令 // 全局变量 RTC_TimeTypeDef sTime = {0}; RTC_DateTypeDef sDate = {0}; char display_str[20]; // 任务声明 void Task_Display(void *pvParameters); void Task_LED_Blink(void *pvParameters); void Task_Read_Sensors(void *pvParameters); void Task_Handle_Keys(void *pvParameters); void Task_WiFi_Communication(void *pvParameters); /** * @brief 主函数 */ int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_RTC_Init(); // 设置默认时间：2025-12-15 11:59:55 MX_USART1_UART_Init(); // 用于调试或连接ESP8266 // 初始化RTC时间（仅一次） sTime.Hours = 11; sTime.Minutes = 59; sTime.Seconds = 55; sDate.Year = 25; sDate.Month = 12; sDate.Date = 15; HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN); HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN); // 创建FreeRTOS任务 xTaskCreate(Task_Display, "Display", 128, NULL, 3, NULL); xTaskCreate(Task_LED_Blink, "LED", 128, NULL, 2, NULL); xTaskCreate(Task_Read_Sensors, "Sensors", 128, NULL, 3, NULL); xTask.Create(Task_Handle_Keys, "Keys", 128, NULL, 2, NULL); xTaskCreate(Task_WiFi_Communication, "WiFi", 256, NULL, 2, NULL); vTaskStartScheduler(); while (1) {} } /** * @brief 显示任务：更新屏幕四行内容 */ void Task_Display(void *pvParameters) { while (1) { // 第一行：学号 LCD_DisplayString(1, "ID: 2025XXXXXX"); // 第二行：时间 HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN); HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN); sprintf(display_str, "%02d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d", sDate.Year, sDate.Month, sDate.Date, sTime.Hours, sTime.Minutes, sTime.Seconds); LCD_DisplayString(2, display_str); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); // 每秒刷新一次时间 } } /** * @brief LED闪烁任务（PC13） */ void Task_LED_Blink(void *pvParameters) { while (1) { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(250)); // 250ms翻转 } } /** * @brief 传感器读取任务（每300ms） */ void Task_Read_Sensors(void *pvParameters) { float temp, humi; uint8_t fire; while (1) { temp = read_temperature(); humi = read_humidity(); fire = detect_fire(); // 更新第三行 sprintf(display_str, "T:%.1f H:%.1f", temp, humi); LCD_DisplayString(3, display_str); // 更新第四行 LCD_DisplayString(4, fire ? "FIRE DETECTED!" : "SAFE"); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(300)); } } /** * @brief 按键处理任务 */ void Task_Handle_Keys(void *pvParameters) { while (1) { // 按键3：蜂鸣器开 if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY3_GPIO_Port, KEY3_Pin) == GPIO_PIN_RESET) { while (HAL_GPIO_ReadPin(KEY3_GPIO_Port, KEY3_Pin) == GPIO_PIN_RESET); buzzer_on(); } // 按键4：蜂鸣器关 if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY4_GPIO_Port, KEY4_Pin) == GPIO_PIN_RESET) { while (HAL_GPIO_ReadPin(KEY4_GPIO_Port, KEY4_Pin) == GPIO_PIN_RESET); buzzer_off(); } // 按键1：舵机0度 if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET) { while (HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET); servo_set_angle(0); } // 按键2：舵机90度 if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port, KEY2_Pin) == GPIO_PIN_RESET) { while (HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port, KEY2_Pin) == GPIO_PIN_RESET); servo_set_angle(90); } vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10)); // 防抖 } } /** * @brief WiFi通信任务 */ void Task_WiFi_Communication(void *pvParameters) { char send_buf[50]; uint8_t cmd; while (1) { float t = read_temperature(); float h = read_humidity(); uint8_t fire = detect_fire(); // 发送到APP（JSON格式） sprintf(send_buf, "{\"temp\":%.1f,\"humi\":%.1f,\"fire\":%d}", t, h, fire); esp8266_send_data(send_buf); // 检查是否有来自APP的命令 cmd = esp8266_receive_cmd(); if (cmd == 0x01) led1_on(); if (cmd == 0x00) led1_off(); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); // 每秒上报一次 } } ``` --- # 代码解析 - 使用 **FreeRTOS** 实现多任务并行运行，确保LED闪烁、数据显示、传感器采集互不阻塞； - 时间管理采用 **STM32内部RTC模块**，初始化设定起始时间； - 显示屏可通过 **I2C OLED驱动（如SSD1306）** 或LCD屏实现； - 温湿度传感器常用 **DHT11/DHT22** 或 **SHT30**； - 舵机控制使用 **PWM输出（TIM定时器）**； - WiFi通信使用 **ESP8266模块（AT指令模式）** 连接到手机APP（可用AppInventor或Android Studio开发简易APP）； - 火灾检测使用 **MQ-2传感器或红外火焰传感器**； - 所有外设通过GPIO、UART、I2C等HAL库API调用。 --- # 所需库/依赖包/工具链及下载方式 | 名称 | 功能 | 下载地址 | |------|------|---------| | **STM32CubeIDE** | 集成开发环境（含编译器、调试器） | [https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeide.html](https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeide.html) | | **STM32CubeMX** | 图形化配置引脚与时钟 | 同上（集成在CubeIDE中） | | **HAL库** | 硬件抽象层（已内置） | STM32CubeIDE自带 | | **FreeRTOS** | 实时操作系统（支持多任务） | 可通过CubeMX添加 | | **ESP8266 AT固件** | WiFi模块通信支持 | 乐鑫官网：[https://www.espressif.com](https://www.espressif.com) | | **OLED SSD1306驱动库** | 显示屏显示支持 | GitHub搜索 `stm32 ssd1306 i2c` | | **DHT11/SHT30库** | 温湿度采集 | 各开源平台均有提供 | > 📌 注：若使用Python，仅适用于上位机模拟或树莓派端；本项目为STM32嵌入式设备，**必须使用C语言**。 --- # 知识点（列出解答该问题需要的知识点） 1. **FreeRTOS多任务调度原理** 支持并发执行多个任务，避免阻塞，提高响应效率。 2. **STM32 HAL库与RTC时间配置** 使用HAL库快速配置实时时钟，设置初始日期时间。 3. **ESP8266 WiFi模块AT指令通信** 通过串口发送AT指令连接Wi-Fi并与手机APP交换数据。