基于STM32单片机的数据采集系统

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 PL2303SA 3 LDO 电源 AMS1117 5V 输入 3 3V 输出 4 LED 4 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 10K 7 IIC 接口 6 轴陀螺仪传感器 MPU 6050 8 IIC 接口 0 96 寸 128x64 点阵单色 OLED 9 HC05 蓝牙 2 0 通信模块 在此处键入 1 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 MDK 2 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 在此处键入 2 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 在此处键入 3 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 在此处键入 4 按键处理任务 在此处键入 5 显示任务 在此处键入 6 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 在此处键入 7 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 在此处键入 8 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