《物联网综合应用开发实践》 课后习题答案

项目1STM32外设及GPIO输出控制

思考和分析

1、如何使用STM32CubeMX完成一个项目的流程？

参考答案：使用STM32CubeMX完成一个项目的流程如下：

(1)打开STM32CubeMX软件。

(2)创建一个新工程或打开已有的工程。

(3)配置GPIO引脚，包括输入输出模式等。

(4)配置其他外设,如UART、SPI、12c等。

(5)生成初始化代码，并导出到所使用的集成开发环境中。

(6)在集成开发环境中编写代码，完成项目的功能实现。

如果已经给了基础代码和开发板，则按以下流程：

使用STM32CubeMX完成一个项目的流程：

(1)首先，打开STM32CubeMX软件。

(2)然后，创建一个新的工程，并设置工作空间名称和导入基础代码。

(3)接下来，在硬件界面中连接硬件线路，包括幡鸣器和其他GPIO引脚。

(4)在配置界面中，选择需要的外设(如GPIO),并进行相应的配置，如输出模

式、频率等。

(5)最后，生成代码并烧写到开发板上。

2、STM32F103ZET6芯片几个GPIO和对应的引脚?如何命名？

参考答案：STM32F103ZET6芯片有7个GPIO,每个GPIO包含16个引脚，总

共112个GPIO引脚。引脚的命名规则为GPIOx_PINy,其中x表示GPIO的序

号，y表示引脚的序号。例如,GPIOA_PINO表示GPIOA的第。个引脚。

3、GPIO如何配置？

参考答案：直接在可视化界面中，点击所需配置的GPIO口，然后选取对应要配

置的模式即可。

讨论与提高

一、总结

1、简要画出STM32与蜂鸣器连接的电路，标记出涉及到的GPIO引脚。

参考答案.

+3.3V

丁BUZZER1

HSUN-12085D-5

R21

.JQ4

BUZZER_Switch'——1L2N3904(SOT-23)

蜂鸣器

GND

2、请你总结在完成“STM32外设及GPIO输出控制”实验项目的经验和不足.以

及有何改进方案？

参考答案：(略，学生根据自己实际情况总结)。

二、提高

1、如何改变蜂鸣器的发声的信号频率？

参考答案：在主函数while循环里有关蜂鸣器发声的代码里进行修改即可

while(1)

(

BEEP_ON;

HAL_Delay(200);

BEEP_OFF;

HAL_Delay（2500）;

/*USERCODEENDWHILE*/

/*USERCODEBEGIN3*/

）

修改HAL_Delay里的数值即可。

项目2数码管模拟显示温度

思考和分析

1、简要介绍TM1650。

参考答案：TM1650是一种LED驱动控制专用的集成电路。它内部包含了输入/

输出控制数字接口、数据锁存器、LED驱动器、键盘扫描和其他电路。其性能稳

定，适合长期连续工作应用。TM1650具有8段x4位和7段x4位两种显示模式，

段驱动电流大于25mA,位驱动电流大于150mA,高速双向通信接口，内置时钟

振荡电路和上电复位电路。

2、说明TM1650的引脚及功能。

参考答案：TM1650的引脚功能包括DIG1~4（LED段驱动输出1/键盘扫描输出

1〜4）、SCL（数据输入端）、SDA（时钟输入端）、A〜G/KH~KI7（LED段驱动输

出A〜G/键扫描输入KI1~KI7）、DP/KP（LED段输出DP/键盘标志输出KP）、

GND（逻辑地）和VDD（逻辑电源）。

讨论与提高

一、总结

1、分析数码管驱动电路？

参考答案：数码管驱动电路一般会包含数码管显示模块、驱动芯片（如TM1650）、

微控制器等组成。驱动电路会根据需要发送特定格式的数据给TM1650芯片，然

后由TM1650芯片控制数码管进行相应的显示。

二、提局

1、请你在原代码基础上修改，让数码管显示26.8C?

参考答案：在原代码基础上，可以将Display_Temp(365,0);修改为

Display_Temp(268J);来让数码管显示26.8C的湿度值。

项目3ADC按键控制蜂鸣器

思考和分析

1、简要分析ADC按键电路。

参考答案：ADC按键电路是使用STM32的ADC模块来实现按键控制蜂鸣器的。

首先，通过GPIO(通用输入输出)引脚连接按键开关，然后通过ADC模块将按

键开关的模拟信号转换为数字信号。当按键被按下时，模拟信号会发生变化，从

而使得ADC模块采集到的信号值发生变化。根据采集到的信号值的大小，可以

判断出哪个按键被按下，并执行相应的操作，如打开或关闭蜂鸣器。

2、结合代码分析蜂鸣器的响和不响的原理。

参考答案：在代码中，BEEPJDN和BEEP_OFF分别控制蜂鸣器响和不响，通过

对adjvalue的大小判断，如果在按键1的范围内，则蜂鸣器响；如果在按键2

或按键3的范围内，则蜂鸣器不响。

讨论与提高

一、总结

1、总结ADC按键控制蜂鸣器？

参考答案：ADC按键控制蜂鸣器的原理是通过将按键输入转换为模拟信号，然

后经过ADC模块进行模数转换后输出数字信号，根据数字信号大小来控制蜂鸣

器的响和不响。

二、提局

1、修改代码，实现按下按键3蜂鸣器响，按下按键1和按键2蜂鸣器不响？

参考答案：

修改代码如下：

if(adc_value>=ADC_KEY1_MIN&&adc_value<=ADC_KEY1_MAX)〃按下了

第一个按键

(

BEEP_OFF;

)

elseif(adc_value>=ADC_KEY2_MIN&&adc_value<=ADC_KEY2_MAX)//按下

了第一个按键

(

BEEP_OFF;

1

elseif(adc_value>=ADC_KEY3_MIN&&adc_value<=ADC_KEY3_MAX)//按下

了第三个按键

{

BEEP_ON;

)

项目4OLED显示

思考和分析

1、简要总结OLED的发光原理。

参考答案：OLED的发光原理是通过电场作用下空穴和电子的移动，当它们在发

光层相遇时，激发发光分子产生可见光。OLED具有无背光、高对比度、薄厚度、

节能和通信接口简单的特点。

2、分析128x64的OLED的显示方法。

参考答案：128x64的OLED的显示方法是通过初始化OLED模块，设置显示位

置和内容来实现。其中，128表示列数，64表示行数。在OLED的内部寻址方式

中，可以使用页面寻址、水平寻址和垂直寻址来定位要显示的像素点。

讨论与提高

一、总结

1、分析OLED电路？

参考答案：图4-3展示了OLED电路的基本结构，包括STM32核心板、12c总

线、电源和OLED模块。通过控制IIC的数据和时钟线，STM32核心板可以向

OLED发送命令和数据，从而控制OLED的显示，

二、提高

1、请你在原代码基础上修改，让。LED显示自己姓名的拼音？

参考答案：要让OLED显示自己姓名的拼音，可以在main.c文件中将

OLED_ShowStr(0,0,(uint8_t*)Hchenyousheng",2);这行代码修改为

OLED_ShowStr(0,0,(uint8_t*)"yournamepinyin",2);t将"yournamepinyin”替换

为你自己的姓名的拼音即可。然后重新编译、烧写程序，OLED将显示你自己姓

名的拼音。

项目5蓝牙通信

思考和分析

1、简要说明蓝牙通信的原理。

参考答案：蓝牙通信的原理是利用无线电波在短距离内实现设备之间的数据传输。蓝

牙技术使用2.4GHzISM频段，并采用跳频技术、前向纠错编码技术等来提高通信

的安全性和稳定性。蓝牙通信包括底层硬件模块、中间协议层和高级应用程序，可

用于在固定设备和移动设备之间建立通信环境的短距离无线技术连接技术。

2、列举几种AT指令并解释功能。

参考答案：AT+BAUD=[para]：

波特率配置AT+STOPB=[para]：配

置停止位

AT+PARI=[para]：设置串口检查位（校验位）

AT+ADVEN=[para]：广播设置

AT+NAME=[paraJ：设置设备名称

AT+DISCON：断开当前连接

AT+CONSTA?：查询当前连接状态

AT+MAC?：查询本地MAC地址

AT+BONDMAC=[para]：设置绑定MAC

AT+UUIDTYPE=[paral]：设置UUID的长度

AT+UUIDSVR=[para2]：设置蓝牙的服务UUID

AT+UUIDCHARl=[paral]:设置蓝牙的读取服务UUID

AT+UUIDCHAR2=[paral]:设置蓝牙的写入服务UUID

AT+RESET：重新启动指令AT+RESTORE：

恢复出厂设置AT+AUTH=[para]：认证空中配置密

码AT+UPAUTH=[para]：更新空中配置密码

AT+PWR=[para]：设置传输功率AT+DISCSLEEP=[para]：

设置为在断开连接后进入睡眠模式

讨论与提高

一、总结

1、分析蓝牙模块的电路？

参考答案：蓝牙模块的电路通常由以下几个主要组成部分构成：

BT05蓝牙模块：BT05是一种常见的蓝牙串口透传模块，它集成了蓝牙通信所需

的主要功能。蓝牙模块内部有一个蓝牙芯片，负责处理蓝牙通信协议和数据传输。模

块上通常会有一些引脚用于连接到其他电路或外部设备。

连接状态指示灯：为了方便用户了解蓝牙模块的工作状态，通常会在电路中添加

一个连接状态指示灯。这个指示灯可以用来显示蓝牙模块是否处于连接状态，例如,

当蓝牙模块成功连接到其他设备时，指示灯可能会亮起。

复位按键：复位按键用于将蓝牙模块重置为初始状态。当按下复位按键时，蓝牙

模块会重新启动，并恢复到默认设置。

唤醒按键：唤醒按键用于从低功耗模式中唤醒蓝牙模块。当蓝牙模块处于睡眠或

低功耗状态时，按下唤醒按键可以激活蓝牙模块，使其开始工作。

二、提高

1、请你在原代码基础上修改，手机里搜索到的蓝牙名称为指定的名称（例如姓

名拼音或者学号）？

参考答案：在原代码基础上修改，手机里搜索到的蓝牙名称为指定的名称（例如

姓名拼音或者学号）,可以在蓝牙模块的初始化函数中加入设置设备名称的AT指

令，具体操作如下：

voidBLE_Init（）//初始化蓝牙模块

//包括开启空闲中断和开启DMA接收

_HAL_UART_ENABLEJT(&UART_BLE,UARTJTJDLE);

HAL_UART_Receive_DMA(&UART_BLE,(uint8_t*)BLE_receivce_buff,

BUFF_SIZE_BLE_REC);

//设置蓝牙设备名称为"youjname"或者"your_student」D"

charname[]="your_name”;〃或者"your_student_ID"

sprintf((char*)BLE_send_buff,"AT+NAME=%s\r\n",name);

BLE_scnd(BLE_scnd_buff,strlcn((char*)BLE_send_buff));

)

项目6串口通信

思考和分析

1、简要说明串口通信的原理。

参考答案：串口通信是一种同步串行通信方式，它通过数据线逐位传输数据。在

串口通信中，发送端和接收端使用相同的波特率进行数据传输。发送端将数据按位

编码后，通过数据线发送到接收端；接收端对接收到的数据进行解码，还原成原始

数据。由于数据传输是同步进行的，因此可以保证数据的准确传输。

2、什么是DMA。

参考答案：DMA是种硬件设备，它可以将数据从内存直接传输到其他内存地

址，而不需要CPU的参与。DMA的主要优点是能够提高数据传输的速度，减少

CPU的负载。在串口通信中，DMA可以用于实现数据的快速收发。通过DMA,

可以将接收到的数据直接存储到缓冲区，而不需要CPU进行数据处理。这样可

以减少CPU的计算负担，提高通信效率。

讨论与提高

一、总结

1、分析串口模块的电路？

参考答案：串口模块的电路主要包括CH340和串口连接跳线帽。在电路设计上,

STM32串口通信接口主要有UART(通用异步收发器)和USART(通用同步异

步收发器)两种。CH340是常用的串口转USB芯片，它可以将串口数据通过USB

接口发送到计算机上。串口连接跳线帽选择则是为了支持不同的串口通讯标准，

如RS-232、RS-485等，根据需要选择不同的跳线帽进行连接即可。

二、提高

1、请你在原代码基础上修改，在发送区里输入“abed”，在接收区显示“ABCD”？

参考答案：将Deal_Data_UARTl函数修改为：

voidDeal_Data_UARTI()〃处理数据

{

uint!6_ti;

for(i=0;i<lJART1_receive_size;i4-+)

(

UART1_receivce_buff[i]=toupper(UART1_receivce_buff[i]);〃将小写字母转换为

大写字母

)

UARTl_send(UARTl_rec6ivce_buff,UARTl_receive_size);〃回显

)

这样，在发送区输入“abed”后，接收区显示为“ABCD”。

项目7WiFi通信

思考和分析

1、简要说明WiFi通信的原理。

参考答案：WiH通信的原理是通过无线电波连接，实现无线局域网的数据传输。

Wi-Fi使用无线保真度技术，通过一对多结构(一个AP和多个接入设备)或点

对点模式，在无线路由器覆盖范围内，其他设备可以使用Wi-Fi连接到网络。通

过使用特定的无线局域网标准(如802.11b、802.11g、802.1已等),Wi-Fi可以实

现高速传输和长距离覆盖。

2、列举本任务用到的AT指令，并说明含义。

参考答案：

AT+RST：重新启动模块

AT+UART_DEF=<bau(lrate>,<databits>,<stopbits>,<parity>,<flowcontrol>：uart酉己

置

AT+CWMODE_DEF=<mode>：设置wifi模式

AT+CWJAP_DEF=<ssid>Spwd>[,<bssid>]：连接AP

AT+CWSAP_DEF=<ssid>,<pwd>,<chl>,<ecn>,<maxconn>：酉己置ESP8266softAP

参数并将其保存到闪存

AT+CTPMUX=<mode>：设置多个连接

AT+CIPSERVER=<mode>[,<port>]：建立TCP月艮务器

AT+CIPSTO=<time>：设置TCP服务器超时

AT+PING=<IP>:ping功能

讨论与提高

一、总结

I、分析wi-fi模块的电路？

参考答案：本实验项目采用ESP-12S模块。该模块的核心处理器ESP8266集成

TensilicaL106超低功耗32位微控制器，采用16位紧凑模式，支持RTOS,主频

为80MHz和160MHz。具有以下特点：

ESP8266芯片：ESP-12S模块采用ESP8266芯片作为核心处理器，该芯片集成了

Wi-Fi通信所需的调制解调器、射频前端和基带史理器等功能，并且支持RTOS

系统,主频为80MHz和160MHzo

PCB天线：ESP-12S模块内部集成了一根PCB天线，这样可以有效减小模块的

尺寸，降低成本，并且提高了无线信号的传输效率。

时钟电路：ESP-12s模块采用晶体振荡器作为时钟源，提供稳定的时钟信号，以

确保Wi-Fi通信的正常运行。

电源管理电路：ESP-12S模块需要提供恰当的电源电压和电流，以满足芯片工作

的需求。电源管理电路负责将从外部供电输入的电源进行稳压和过滤，以保证

Wi-Fi模块的正常运行。

串口/UART接口：ESP-12S模块与主控设备之间通常采用串口/UART接口进行

通信。用户可以通过发送AT指令来控制模块的二作状态，或者通过程序直接操

作芯片内部的寄存器。

电阻、电容器等被动元件：ESP-12s模块上还会有一些电阻、电容器等被动元件，

用于滤波、隔离、保护等电路功能。

二、提高

1、如何通过PC上串口调试助手发送自己的学号，并且手机上网络调试工具可

以正确接收到数据？

参考答案：通过PC上串口调试助手发送自己的学号，可以按照以下步骤进行：

在串口调试助手中输入指令AT+CIPSEND=O,<Length>\r\n,其中<Lenglh>为要发

送的数据长度，例如学号的字符长度。

发送完成后，串口调试助手会返回“OK”提示。

然后在发送区里输入自己的学号，并按“发送”按钮。

成功发送后，手机上的网络调试工具应该能够正确接收到数据，显示出你发送的

学号信息。

项目8红外测距

思考和分析

1、简要说明红外测距的原理。

参考答案：红外测距是一种非接触式的测量距离的方法，它利用红外线的发射和

接收来实现。当红外发射管发射出红外线时，如果检测到有物体阻挡，那么红外线

会被物体吸收，从而产生反射回来的信号。通过测量这个反射回来的信号的时间差，

就可以计算出物体与发射管之间的距离。

讨论与提高

一、总结

1、分析红外测距模块的电路？

参考答案：红外测距模块主要由红外发射管、红外接收管、蜂鸣器和电源组成。

其中，红外发射管用于发射红外线，红外接收管用于接收红外线，蜂鸣器用于发声,

电源为整个系统提供能量。在红外测距模块的电路中，红外发射管和红外接收管通

常采用PN结作为元件，PN结的面积大，电极面积小，因此可以有效地收集和放

大红外线信号。当检测到有物体阻挡时，红外接收管产生的电流会增大，从而使得蜂

鸣器的电压升高，从而使蜂鸣器发声。

二、提高

1、修改代码，让蜂鸣器发声对应的距离增大一倍？

参考答案：修改代码，可以将指定探测距离改为6(X0即可让蜂鸣器发声对应的

距离增大一倍。具体修改代码为：

if(adc_value<=6000)

BEEP_ON;

else

BEEPJDFF;

}

项目9智能实时测温

思考和分析

1、简要说明红外测温的原理。

参考答案：红外测温的原理是通过测量物体自身的红外辐射来测量物体的表面温度。

红外能量聚焦在光电探测器上，并转换为电信号。电信号经过校正和算法处理后，

通过放大器和信号处理电路转换为被测物体的温度值。红外热电堆传感器输出的温

度信号通过运算放大器放大，通过模数转换器转换为17位数字信号，然后通过可

编程低通数字滤波器进行处理。输出结果存储在其内部RAM存储单元中。

讨论与提高

一、总结

1、分析智能实时测温模块的电路？

参考答案：智能实时测温模块的电路包括STM32核心板和90614模块两个部分。

STM32核心板：作为主控制器，负责控制整个系统的运行。它通过GPIO引脚与

90614模块进行通信，同时可以连接其他外设设备或传感器。STM32核心板上还

有一些其他必要的电路，如时钟电路、复位电路等。

90614模块：负责测量温度并将数据传输给STM32核心板。该模块基于

MLX90614红外温度传感器芯片，具有非接触式测温功能。它通过两根引脚与

STM32核心板进行通信，其中一个引脚用于发送控制信号(SCL),另一个引脚

用于发送和接收数据信号(SDA)。

智能实时测温模块的工作原理如下：

STM32核心板通过控制引脚与90614模块进行通信，发送读取温度的命令。

90614模块接收到命令后，开始测量温度并将结具存储在内部寄存器中。

STM32核心板再次通过控制弓|脚与90614模块进行通信，发送读取温度值的命

令。

90614模块将存储的温度值通过数据引脚发送给STM32核心板。

STM32核心板接收到温度值后，可以进行进一步的处理和显示。

二、提高

1、如何修改代码，可以实现摄氏温度的显示或者华氏温度的显示？

参考答案：原始显示的就是摄氏温度，华氏温度对应下面的代码：

temp_now=Temp_Get_Address(TEMP_TA);//获取被测物体的真实温度

〃显示当前的华氏温度

Display_Temp(temp_now,0);

HAL_Delay(100);〃延时100ms

代码里的Display_Temp可以用于显示华氏温度。

项目10智能水泵

思考和分析

1、简要说明蠕动泵的原理。

参考答案：蠕动泵通过交替挤压和松开泵的弹性输送软管来泵送液体，并用旋转轮

滚动软管。软管中的液体随着流道旋转而移动。流量取决于三个参数的乘积：泵头

的速度、由两个滚柱之间的一段泵管形成的流体大小以及转子每次旋转产生的流体数

量。蠕动泵具有无污染、能耗低、密封性好、维护方便、双向等流量输送能力强等优

点。

讨论与提高

一、总结

1、分析蠕动泵的电路特点以及与核心板的连接？

参考答案：智能水泵电路主要由三部分组成：STM32核心板、驱动模块以及水

泵模块。STM32F103c8T6核心板通过GPIO控制驱动模块，驱动模块再控制水

泵模块，实现对水泵的控制。与核心板的连接是通过GPIO口实现的。

二、提高

1、请你在原代码基础上修改，让水泵每隔10秒改变一次状态？

参考答案：在main.c文件中,找到while⑴循环中的HAL_Delay(2000)语句,将

其中的2000修改为10000即可，代码如下：

while(1)

(

/*USERCODEENDWHILE*/

/*USERCODEBEGIN3*/

HAL_Delay(10000);

Water_Set_Toggle();〃切换水泵状态

)

项目11土壤湿度采集

思考和分析

1、简要说明土壤湿度采集的原理。

参考答案：土壤湿度采集的原理是通过土壤湿度专感器检测土壤中的水分含量。

传感/利用金属探头与土壤接触，当土壤湿度超过预设阈值时，传感/的输出端会

输出低电平信号。

讨论与提高

一、总结

1、分析土壤湿度采集电路的特点？

参考答案：