基于STM32單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、1 課程設(shè)計要求基于STM32單片機實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集、顯示、傳輸、存儲、分析這幾個功能。具體為以下幾個功能：一、 系統(tǒng)上電啟動，4個LED燈閃爍1秒，OLED屏顯示學(xué)號、姓名和杭電LOGO，保持1秒后進入主界面，顯示系統(tǒng)名稱和功能菜單。通過K1/K2上下選擇功能，K3確定進入功能界面。在所有功能界面，默認K4返回主界面。二、 功能1為系統(tǒng)測試界面，4個LED燈顯示流水燈，OLED屏以圖形方式顯示測試內(nèi)容，內(nèi)容包括4個LED燈狀態(tài)、4個按鍵狀態(tài)、AD采樣數(shù)據(jù)、陀螺儀傳感器原始數(shù)據(jù)。單頁顯示不下時通過K1、K2上下翻頁。LED與按鍵狀態(tài)可用圖形或圖片進行顯示，AD采樣數(shù)據(jù)以及MP

2、U6050數(shù)據(jù)可使用柱狀圖結(jié)合文字顯示。三、 功能2為陀螺儀姿態(tài)解算界面，OLED顯示內(nèi)容為解算出的MPU6050姿態(tài)角數(shù)據(jù)（pitch俯仰角、roll橫滾角和yaw航向角），精確0.1，并能以其中的某個角度控制4個LED燈的亮度（100%-0%亮度可調(diào)）。四、 功能3為數(shù)據(jù)傳輸界面，除了定時向兩個串口發(fā)送數(shù)據(jù)，OLED顯示內(nèi)容為：定時發(fā)送時間間隔（0.01-1秒）、發(fā)送數(shù)據(jù)格式、發(fā)送計數(shù)（累計發(fā)送數(shù)據(jù)幀）、接收字節(jié)計數(shù)?？墒褂肒1調(diào)整發(fā)送時間間隔，K2切換上傳數(shù)據(jù)格式，K3啟動或暫停上傳數(shù)據(jù)。五、 設(shè)計安卓移動端APP軟件，能接受單片機通過藍牙模塊上傳的數(shù)據(jù)，并提取出數(shù)據(jù)幀中的有效數(shù)據(jù)顯示在

3、設(shè)備界面中。顯示內(nèi)容包括：4個LED燈狀態(tài)、4個按鍵狀態(tài)、AD采樣數(shù)據(jù)或采樣電壓值、陀螺儀6軸原始數(shù)據(jù)及解算姿態(tài)角度。六、 沒有安卓設(shè)備的同學(xué)，可用PC端自編軟件替代，接收單片機通過USB串口上傳的數(shù)據(jù)，完成第五項內(nèi)容要求。2 系統(tǒng)方案設(shè)計（框圖、原理圖）硬件系統(tǒng)組成：1.單片機：STM32F103C8T6，8MHz晶振2.USB轉(zhuǎn)串口芯片：PL2303SA3.LDO電源：AMS1117，5V輸入3.3V輸出4.LED4，加1個電源顯示5.按鍵4，加1個復(fù)位按鍵6.精密可調(diào)電阻10K7.IIC接口6軸陀螺儀傳感器：MPU-60508.IIC接口0.96寸128x64點陣單色OLED9.HC05

4、藍牙2.0通信模塊系統(tǒng)框圖：通過AD軟件繪制原理圖：軟件系統(tǒng)：1. STM32 開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）：KEIL（ARM）公司提供的MDK2. 采用HAL+STM32CubeMX 的組合來替代寄存器操作或者使用標準外設(shè)庫的開發(fā)方式3. STM32 的軟件調(diào)試下載，常見的方法有串口ISP 下載和調(diào)試器（仿真器）下載兩種。串口ISP 下載需要引出單片機的BOOT0、BOOT1 和串口1，下載時將BOOT0 拉高，BOOT1 拉低，PC 機通過一根USB 轉(zhuǎn)串口線連到單片機的串口1 進行下載。有的電子系統(tǒng)直接將USB 轉(zhuǎn)串口線的功能集成在電路板上，PC 機進行ISP下載時就只需要一根USB 線

5、就可以了。STM32 常用的ISP下載工具有ST 公司官方的Flash Loader Demonstrator和第三方的mcuisp、FlyMcu、sscom 等工具軟件。這里我們采用sscom軟件進行串口ISP下載。3 軟件設(shè)計（軟件功能框圖、各模塊流程圖）采用FreeRTOS，將功能劃分為多個任務(wù)，每個任務(wù)負責(zé)實現(xiàn)其中的一部分，每個任務(wù)都是一個很簡單的程序，通常是一個死循環(huán)。使用FreeRTOS 開啟三個任務(wù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、上傳、按鍵動作和界面顯示等綜合功能，主任務(wù)負責(zé)MPU6050 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)上傳、按鍵任務(wù)負責(zé)按鍵掃描和按鍵動作處理、顯示任務(wù)負責(zé)OLED 屏幕顯示刷新。數(shù)據(jù)采集和上傳任

6、務(wù)： 按鍵處理任務(wù)： 顯示任務(wù)： 初始啟動LOGO姓名學(xué)號功能在顯示任務(wù)中實現(xiàn)，之后進入界面選擇的循環(huán)程序中等待按鍵選擇。功能1流水燈在按鍵任務(wù)中實現(xiàn)，調(diào)用RunLsd()函數(shù)；狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示在DrawScreen1函數(shù)中實現(xiàn)；功能2在DrawScreen2中實現(xiàn)，并使用航向角為參數(shù)調(diào)用SetPWMLight函數(shù)調(diào)節(jié)LED亮度；功能3在DrawScreen3函數(shù)中將數(shù)據(jù)采集處理任務(wù)中得到的數(shù)據(jù)傳輸信息顯示在OLED上。數(shù)據(jù)采集上傳流程：4 功能測試以達到三個基本功能要求，并完成PC端上位機接收單片機通過串口上傳數(shù)據(jù)。功能1：功能2：功能3：上位機測試：5 課程反饋在開始的幾天，安裝好軟件，做好準備工作，通過對測試例程學(xué)習(xí)，比較好地學(xué)習(xí)STM32的各模塊的開發(fā)，再學(xué)習(xí)了大的系統(tǒng)工程的流程結(jié)構(gòu)，更加合理有效