基于STM32单片机的数据采集系统.docx

在此处键入1 课程设计要求基于STM32单片机实现一个数据采集系统，具有数据采集、显示、传输、存储、分析这几个功能。具体为以下几个功能：一、 系统上电启动，4个LED灯闪烁1秒，OLED屏显示学号、姓名和杭电LOGO，保持1秒后进入主界面，显示系统名称和功能菜单。通过K1/K2上下选择功能，K3确定进入功能界面。在所有功能界面，默认K4返回主界面。二、 功能1为系统测试界面，4个LED灯显示流水灯，OLED屏以图形方式显示测试内容，内容包括4个LED灯状态、4个按键状态、AD采样数据、陀螺仪传感器原始数据。单页显示不下时通过K1、K2上下翻页。LED与按键状态可用图形或图片进行显示，AD采样数据以及MPU6050数据可使用柱状图结合文字显示。三、 功能2为陀螺仪姿态解算界面，OLED显示内容为解算出的MPU6050姿态角数据（pitch俯仰角、roll横滚角和yaw航向角），精确0.1，并能以其中的某个角度控制4个LED灯的亮度（100%-0%亮度可调）。四、 功能3为数据传输界面，除了定时向两个串口发送数据，OLED显示内容为：定时发送时间间隔（0.01-1秒）、发送数据格式、发送计数（累计发送数据帧）、接收字节计数。可使用K1调整发送时间间隔，K2切换上传数据格式，K3启动或暂停上传数据。五、 设计安卓移动端APP软件，能接受单片机通过蓝牙模块上传的数据，并提取出数据帧中的有效数据显示在设备界面中。显示内容包括：4个LED灯状态、4个按键状态、AD采样数据或采样电压值、陀螺仪6轴原始数据及解算姿态角度。六、 没有安卓设备的同学，可用PC端自编软件替代，接收单片机通过USB串口上传的数据，完成第五项内容要求。2 系统方案设计（框图、原理图）硬件系统组成：1.单片机：STM32F103C8T6，8MHz晶振2.USB转串口芯片：PL2303SA3.LDO电源：AMS1117，5V输入3.3V输出4.LED4，加1个电源显示5.按键4，加1个复位按键6.精密可调电阻10K7.IIC接口6轴陀螺仪传感器：MPU-60508.IIC接口0.96寸128x64点阵单色OLED9.HC05蓝牙2.0通信模块系统框图：通过AD软件绘制原理图：软件系统：1. STM32 开发的集成开发环境（IDE）：KEIL（ARM）公司提供的MDK2. 采用HAL+STM32CubeMX 的组合来替代寄存器操作或者使用标准外设库的开发方式3. STM32 的软件调试下载，常见的方法有串口ISP 下载和调试器（仿真器）下载两种。串口ISP 下载需要引出单片机的BOOT0、BOOT1 和串口1，下载时将BOOT0 拉高，BOOT1 拉低，PC 机通过一根USB 转串口线连到单片机的串口1 进行下载。有的电子系统直接将USB 转串口线的功能集成在电路板上，PC 机进行ISP下载时就只需要一根USB 线就可以了。STM32 常用的ISP下载工具有ST 公司官方的Flash Loader Demonstrator和第三方的mcuisp、FlyMcu、sscom 等工具软件。这里我们采用sscom软件进行串口ISP下载。3 软件设计（软件功能框图、各模块流程图）采用FreeRTOS，将功能划分为多个任务，每个任务负责实现其中的一部分，每个任务都是一个很简单的程序，通常是一个死循环。使用FreeRTOS 开启三个任务实现数据采集、上传、按键动作和界面显示等综合功能，主任务负责MPU6050 数据采集和数据上传、按键任务负责按键扫描和按键动作处理、显示任务负责OLED 屏幕显示刷新。数据采集和上传任务： 按键处理任务： 显示任务： 初始启动LOGO姓名学号功能在显示任务中实现，之后进入界面选择的循环程序中等待按键选择。功能1流水灯在按键任务中实现，调用RunLsd()函数；状态和数据显示在DrawScreen1函数中实现；功能2在DrawScreen2中实现，并使用航向角为参数调用SetPWMLight函数调节LED亮度；功能3在DrawScreen3函数中将数据采集处理任务中得到的数据传输信息显示在OLED上。数据采集上传流程：4 功能测试以达到三个基本功能要求，并完成PC端上位机接收单片机通过串口上传数据。功能1：功能2：功能3：上位机测试：5 课程反馈在开始的几天，安装好软件，做好准备工作，通过对测试例程学习，比较好地学习STM32的各模块的开发，再学习了大的系统工程的流程结构，更加合理有效地