一、项目概述

本项目是基于 STM32F103C8T6​ 主控芯片，搭载 FreeRTOS​ 实时操作系统开发的一款桌面温湿度闹钟。项目集成了 DHT11 温湿度采集、DS1302 RTC 实时时钟、TC5020EJ LED 灯板显示、NV020D 音频提示以及按键、触摸和声控交互功能。

项目摒弃了传统的裸机轮询开发模式，采用 RTOS 多任务机制，有效解决了单总线传感器时序冲突和音频播放卡顿的问题。目前代码已开源，工程结构清晰，适合嵌入式初学者和求职者参考。

项目开源地址：

• GitHub: https://github.com/Xuxiupa/stm32-humiture-app
• Gitee: https://gitee.com/yin-yongchu103/stm32-humiture-app

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二、硬件选型与原理

• MCU：STM32F103C8T6（Cortex-M3 内核，主频 72MHz）
• 温湿度传感器：DHT11（单总线通信，对时序敏感）
• 实时时钟：DS1302（三线制通信，带备用电池）
• 显示驱动：TC5020EJ LED 灯板（扫描显示）
• 音频芯片：NV020D（高优先级时序控制）
• 调试下载：ST-Link / CMSIS-DAP

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三、软件设计与 FreeRTOS 任务划分

软件基于 STM32CubeMX​ 生成 HAL 库工程，移植 FreeRTOS 实现多任务管理。核心设计在于任务优先级的合理分配：

任务名称	主要职责	优先级策略
采集任务​	读取 DHT11 温湿度数据	中（关键段加临界区保护）
显示任务​	刷新 LED 灯板	低（非实时刷新）
按键任务​	检测物理/触摸/声控输入	中
闹钟任务​	比较当前时间与闹钟时间	中高
音频任务​	控制 NV020D 播放提示音	高（必须保证时序准确）

设计亮点：将音频播放剥离为高优先级任务，避免被显示刷新或数据采集任务阻塞，解决了音频时序错乱问题。

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四、关键问题与解决方案（CSDN 读者最爱看）

在开发过程中，遇到了几个典型的嵌入式坑点，记录如下：

1. PendSV 中断映射错误

• 现象：系统启动后运行异常，任务无法切换。
• 原因：Cortex-M 内核的任务切换依赖 PendSV 异常，错误地将 PendSV_Handler 映射到了错误的函数名。
• 解决：修正宏定义 #define xPortPendSVHandler PendSV_Handler，确保向量表正确跳转到 FreeRTOS 的切换函数。

2. DHT11 数据读取不稳定

• 现象：温湿度数值偶尔跳变或读取失败。
• 原因：单总线协议对微秒级时序要求极高，采集过程中被 FreeRTOS 的任务调度打断。
• 解决：在 DHT11 的起始信号和读取数据位的关键代码段前后，使用 taskENTER_CRITICAL() 和 taskEXIT_CRITICAL() 进入临界区，暂时关闭任务切换。

3. 音频播放时序错乱

• 现象：NV020D 芯片播放声音断断续续。
• 解决：将音频播放逻辑放入独立的高优先级任务中，确保 CPU 优先处理音频时序。

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五、工程结构与编译烧录

本工程采用标准 CubeMX 生成的结构，配合 .gitignore 过滤编译垃圾，保持仓库整洁。

• Core/：存放应用层代码（main.c、FreeRTOS 任务、各外设驱动）
• Drivers/：存放 STM32 的 HAL 库和 CMSIS 核心文件
• MDK-ARM/：存放 Keil 工程配置文件
• Humiture.ioc：STM32CubeMX 的工程配置文件

编译与烧录：

1. 使用 Keil MDK-ARM 打开 MDK-ARM/Humiture.uvprojx。
2. 选择 ST-Link 下载器进行烧录。
3. 代码规范遵循 Conventional Commits（如 feat:, fix:, docs:），便于版本管理。

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六、演示效果与源码开源

目前项目已打上 v1.0 标签，功能稳定。系统上电后，LED 灯板正常显示时间，温湿度数据实时更新，闹钟触发时音频正常播报，按键交互流畅。

如果你正在学习 FreeRTOS 的任务调度、中断管理，或者正在寻找 STM32 实战项目作为简历作品，希望这个项目能帮到你。

实物图： 

 

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• GitHub: https://github.com/Xuxiupa/stm32-humiture-app
• Gitee: https://gitee.com/yin-yongchu103/stm32-humiture-app