无线遥控智能时钟的设计

时间和节次2024.06.17

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容需求分析，方案设计，器件选型

查阅资料确定系统功能，选择合适的硬件型号

完成主要内容：

需求分析

基于STM32的无线遥控智能时钟是一个综合性项目，旨在设计一个具备时间显示、闹钟设置、

音乐播放和无线遥控功能的智能时钟。该时钟使用STM32F103C8T6微控制.器作为核心控制

单元，与OLED显示屏、NRF24L01无线模块、物理按键等硬件组件协同工作。用户可通过

无线遥控或按键设置闹钟时间，并在设定时间到达时触发预设的音乐播放。同时，上位机软

件允许用户通过串口同步显示当前时间、设置闹钟时间和选择播放曲目。项目需考虑电源管

理、硬件稳定性、软件架构和用户界面设计，确保系统运行稳定、功能齐全、操作便捷。

基于STM32的无线遥控智能时钟项目涉及到多个功能模块，以下是对每个功能模块的硬件选

型和设计建议：

I.LCD时钟显示

微控制器:STM32F103C8T6,具备足够的性能和外设支持。

显示界面：使用1.3寸OLED或LCD显示屏，通过12c或SPI接口连接。

2.闹钟时间设置

输入设备:6个物理按键，连接到STM32的GPIO端口，用于时分秒的加减设置。

微控制器:STM32F103C8T6,利用其定时器和中断功能实现时间控制。

3.闹钟音乐播放

音频输出：蜂鸣器或小型扬声器，通过STM32的PWM输出驱动。

音频文件存储:SD卡或内置Flash存储音乐文件。

4.闹钟音乐启停

控制按键：额外的物理按键，连接到STM32的GPIO端口，用于音乐的启停控制

5.上位机设计

通信接口：使用USART或USB接口与上位机（如PC软件）通信。

上位机软件：可使用Python、C#等语言开发，通之串口或USB接口与下位机通信。

6.无线遥控

无线通信模块:NRF24L01,低功耗无线模块，适合短距离通信。

微控制器：STM32F103c8T6,通过SPI接口连接NRF24L01模块。

7.硬件设计

电源管理：使用锂电池，加入充电管理电路（如TP4056模块）。

电源稳压：使用稳压芯片（如AMS1117）为STM32和其他器件提供稳定的电源。

LED背光：为OLED或LCD屏幕提供背光照明。

在设计过程中，需要查阅相关的数据手册和技术文档，以确保所选器件的兼容性和功能的实

现。例如，对于STM32F103c8T6,需要查阅其数据手册以了解如何配置和使用其GPIO、定

时器、ADC等外设。同样，对于无线通信模块和传感器，也需要查阅相应的技术文档来确保

正确的集成和操作。

综上所述，完成基于STM32的无线遥控智能时钟实训项目需要综合考虑多方面因素，从需求

分析到方案设计，再到器件选型和系统功能的确定，每一步都需要仔细规划和执行。

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P3I/TXD

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P3MRH

P3M0

P3VT1

P3西K

P37耀J

DS13O2

原理图

时间和节次2024.06.18

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容无线遥控智能时钟：LCD时钟显示

完成下位机的LCD时分秒全时钟显示。

完成主要内容：

1.选择合适的LCD显示模块：

确定使用哪种类型的LCD显示屏（如OLED、TFT等）。

选择具有I2C或SPI接口的显示模块以便与STM32微控制器连接。

2.LCD显示模块的电路连接：

设计并搭建显示模块与STM32之间的电路连接。

确保电源和信号线路正确无误，避免反向连接或短路。

3.STM32的LCD驱动编程：

编写或使用现有的库函数来初始化和管理LCD显示模块。

实现在LCD屏幕上显示当前时间的代码，包括小时、分钟和秒。

4.时钟逻辑的实现：

利用STM32的定时器功能，实现一个精确的时钟运行逻辑。

确保时钟能够准确地计时，并能够通过按键或其地方式进行时间设置。

5.显示格式的设计：

设计时钟的显示格式，确保时分秒的显示清晰易读。

实现时分秒的更新逻辑，以便在LCD上实时显示当前时间。

6.软件的调试与优化：

对显示程序进行调试，确保无错误和bllgo

优化显示效果和程序性能，确保时钟显示流畅且准确。

7.用户交互界面：

设计用户交互界面，允许用户通过按键或其他输入方式查看和设置时间。

实现用户操作的响应逻辑，如按键防抖动处理。

薇心号wanglinddaa,可定制由修改设计论文

时间和节次2024.06.19

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容无线遥控智能时钟：闹钟时间设置

完成下位机的定时闹钟功能，通过6个按键分别控制时分

秒的定时时间加减。

完成主要内容：

1.按键接口设计：

设计6个物理按键与STM32微控制器的GPIO端口的连接电路。

实现按键的硬件防抖动处理，确保按键信号稳定。

2.按键功能编程：

编写代码实现按键的功能，包括时分秒的加减控制。

3.闹钟逻辑实现：

利用STM32的定时器功能，实现一个可设定的闹钟逻辑。

设计闹钟时间的数据结构，确保时分秒的设置和存储准确无误。

4.定时器的编程：

编写代码实现STM32内部定时器的功能，用于闹钟时间的倒计时和触发。

确保定时器能够精确计时，并在达到设定时间时触发闹钟信号。

5.闹钟触发与反馈：

实现闹钟触发后的动作，如播放预设音乐或声音。

设计反馈机制，例如在OLED屏幕上显示闹钟已触发的提示。

6.用户界面设计：

设计用户友好的界面，允许用户通过按键设置和查看闹钟时间。

实现设置过程中的视觉反馈，如在屏幕上显示当前设置的时间。

7.电源管理考虑：

在设计中考虑电源管理，确保在长时间待机或闹伊触发时电源使用效率。

考虑加入电源管理电路，如电源稳压和充电管理模块。

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nnnn

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隼

闹钟时间电路图

时间和节次2024.06.20

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容无线遥控智能时钟：闹钟音乐播放

完成到设定时间，闹铃播放音乐功能，可通过按键取消播

放。

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薇心号wanglinddaa,可定制由修改设计论文

完成主要内容：

1.音频文件的选择与存储：

选择合适的音乐文件格式，如WAV或MP3,确保与STM32的兼容性。

将音乐文件存储在微控制器的内部Flash或外部SD卡中。

2音频播放模块的设计：

选择合适的音频解码芯片或模块，如VS1053或LM487U

设计音频播放模块与STM32之间的连接电路，包括12s或SPI接口。

3.音频播放的编程：

编写代码实现音乐文件的读取和解码。

使用STM32的音频接口（如I2S）和定时器功能来实现音乐播放。

4.闹钟逻辑与音乐播放的整合：

设计闹钟触发逻辑.当达到设定时间时启动音乐播放°

确保闹钟触发后能够顺利切换到音乐播放状态。

5.按键控制音乐播放：

实现通过按键取消闹钟音乐播放的功能。

编写按键扫描代码，检测按键动作并执行相应的音乐播放控制。

6.音量控制：

设计音量控制逻辑，允许用户调整音乐播放的音量。

实现音量调节的界面和控制代码。

音乐播放电路图

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时间和节次2024.06.21

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容无线遥控智能时钟：闹钟音乐启停

可通过按键取消播放音乐功能。

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薇心号wanglinddaa,可定制由修改设计论文

完成主要内容：

1.音频播放准备：

选择合适的音频播放模块，如蜂鸣器或小型扬声器，确保与STM32的兼容性。

将音频文件（如音乐或报警声）存储在微控制器的内部Flash或外部SD卡中。

2.音频播放控制电路设计：

设计音频播放模块与STM32之间的连接电路，包括功放和驱动电路。

确保音频信号线路正确无误，避免噪声和干扰。

3.音频播放的编程：

编写代码实现音频文件的解码和播放控制。

使用STM32的音频接口（如I2S）和定时器功能来实现音频播放。

4.闹钟逻辑与音乐播放的整合：

设计闹钟触发逻辑.当达到设定时间时启动音乐播放°

确保闹钟触发后能够顺利切换到音乐播放状态。

5.按键控制音乐启停：

实现通过按键取消闹钟音乐播放的功能。

编写按键扫描代码，检测按键动作并执行相应的音乐播放控制。

6.音乐播放与停止的实现：

设计音乐播放和停止的逻辑，确保用户可以通过按键操作来控制音乐的启停，

实现音乐播放时的视觉反馈，如在OLED屏幕上显示当前播放状态。

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时间和节次2024.06.22

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容无线遥控智能时钟：上位机设计

通过串口同步显示当前时间。

完成主要内容：

1.上位机软件选择：

选择合适的上位机软件平台，如PC软件或移动应用，确保能够与STM32进行串

口通信。

2.通信协议定义：

定义一套简单的通信协议，用于STM32与上位机之间的数据交换。

确保协议能够支持时间的上传和指令的下发。

3.串口通信接口设计：

设计STM32与上位机之间的串口通信电路，包括电平转换和接口保护。

确保串口通信的稳定性和可靠性。

4.STM32串口编程:

编写STM32的串口通信代码，实现与上位机的数据传输。

确保STM32能够定时发送当前时间数据，并接收上位机的指令。

5.上位机软件开发：

开发上位机软件，实现与STM32的串口通信功能。

设计用户界面，显示从STM32接收到的当前时间。

6.时间同步逻辑：

实现上位机与STM32的时间同步逻辑，确保上位机显示的时间与STM32保存一

致。

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12:05:18

COM：

发送时间同步信号

同步显示当前时间

时间和节次2024.06.23

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容无线遥控智能时钟：上位机设计

通过串口设置的闹钟时间。

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薇心号wanglinddaa,可定制由修改设计论文

完成主要内容：

1.通信协议定义：

定义一套通信协议，用于STM32与上位机之间的数据交换，特别是闹钟时间的

设置。

确保协议能够支持时间的上传、指令的下发以及闹钟时间的设置。

2.串口通信接口设计：

设计STM32与上位机之间的串口通信电路，包括电平转换和接口保护。

确保串口通信的稳定性和可靠性。

3.STM32串口编程:

编写STM32的串口通信代码，实现与上位机的数据传输。

确保STM32能够接收上位机设置的闹钟时间，并更新内部闹钟时间。

4.卜伟机软件开发:

开发上位机软件，实现与STM32的串口通信功能。

设计用户界面，允许用户输入闹钟时间，并通过串口发送给STM32。

5.闹钟逻辑修改：

修改STM32内部的闹钟逻辑，使其能够根据上位机设置的时间进行闹钟触发。

确保STM32能够准确识别和存储上位机设置的闹钟时间。

6.用户界面设计：

设计上位机的用户界面，确保用户能够方便地设置和查看闹钟时间。

提供时间设置的输入框，以及设置按钮和取消按钮。

时钟设置

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时间和节次2024.06.24

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容通过串口选择音乐播放曲目

完成主要内容：

1.通信协议定义：

定义一套通信协议，用于STM32与上位机之间的数据交换，特别是音乐播放曲

目的选择。

确保协议能够支持曲目选择指令的下发。

2.串口通信接口设计：

设计STM32与上位机之间的串口通信电路，包括电平转换和接口保护。

确保串口通信的稳定性和可靠性。

3.STM32串口编程：

编写STM32的串口通信代码，实现与上位机的数据传输。

确保STM32能够接收上位机发送的曲目选择指令，并更新音乐播放模块的曲目。

4.上位机软件开发：

开发上位机软件，实现与STM32的串口通信功能。

设计用户界面，允许用户选择音乐播放曲目，并通过串口发送给STM32。

5.音乐播放逻辑修改：

修改STM32内部的音乐播放逻辑，使其能够根据上位机设置的曲目进行播放。

确保STM32能够准确识别和存储上位机设置的音乐曲目。

6.用户界面设计：

设计上位机的用户界面，确保用户能够方便地选择和查看音乐曲目。

提供曲目选择的下拉菜单或列表框，以及播放按钮和取消按钮。

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■IODBUS调试助手(VI.0)

串口设置04H指令（读输入寄存器）

485地址寄存器地址寄存器个数

设置串口打开串口关闭串口读取

□□

请首先打开串口।

寄存器值

0旧指令（读线圈寄存器）

指令（写单八线圈寄存器）

485地址寄存器地址寄存器个数05H

读取

□书5地址寄存器地址寄存器值

发送

口二

寄存器值

06H指令（写单个保持寄存器）

02H指令（读寓散输入寄存器）

485地址寄存器地址寄存器值

485地址寄存品地址寄存器个数

读取

□0001

寄存器值10H指令（写霎个保持寄存制）

485地址寄存翱地址寄存器值

0出指令（读保持寄存器）□口

485地址寄存器地址寄存器个数

任意指令

寄存器值1G

活空数据

发送蝮冲区接收线冲区

010600030001B80A

010600030001B80A

选择音乐播放曲目

时间和节次2024.06.25

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容通过串口可以设置下位机播放不同的闹钟音乐

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完成主要内容：

1.通信协议定义：

定义一套通信协议，用于STM32与上位机之间的数据交换，特别是不同闹钟音

乐的设置。

确保协议能够支持音乐设置指令的下发。

2.串口通信接口设计：

设计STM32与上位机之间的串口通信电路，包括电平转换和接口保护。

确保串口通信的稳定性和可靠性。

3.STM32串口编程：

编写STM32的串口通信代码，实现与上位机的数据传输。

确保STM32能够接收上位机发送的音乐设置指令，并更新闹钟音乐播放模块的

曲目c

4.上位机软件开发：

开发上位机软件，实现与STM32的串口通信功能。

设计用户界面，允许用户选择不同的闹钟音乐，并通过串口发送给STM32。

5.音乐播放逻辑修改：

修改STM32内部的音乐播放逻辑，使其能够根据上位机设置的曲目进行播放。

确保STM32能够准确识别和存储上位机设置的音乐曲目。

6.用户界面设计：

设计上位机的用户界面，确保用户能够方便地选择和查看音乐曲目。

提供曲目选择的下拉菜单或列表框，以及设置按钮和取消按钮。

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:串口调试助手SCo>AssistantV2.1

串口COM4工010600030001B80A

波特率9600;J

校验位无期工

数据位8

停止位

关闭串口

济空接收区接收区

停止显示

厂自动清空

一十六进制显示

保存显示数据匣改

:\C0MDATA

清空重埴！发送的字符7数据http：//roaringwind.best.163.com」

厂十六进制发送手动发送

r自动发送峋网避后重选）

自动发送周期：阿一亳秒选择发送文件「还没有选择文件|发送文件|

STATUS：COM4OPENED，9600,N,8,iRX:351TX：96CounterRES

播放不同的闹钟音乐

时间和节次2024.06.26

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容学习NRF24L0I无线通模块使用手册，完成硬件设计。

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完成主要内容：

1.NRF24L01模块学习：

阅读和理解NRF24L01无线通信模块的数据手册，了解其功能、性能参数、引脚

分布和工作原理。

学习NRF24L01模块的基本操作，包括初始化、发送和接收数据、设置工作模式

等。

2.硬件接口设计：

设计NRF24L01模块与STM32微控制器之间的硬件连接电路，包括电源、接地、

SPI接口（MOSI、MISO、SCK、CSN）以及IRQ（中断请求）引脚的连接。

确保电路设计符合STM32和NRF24L01的电气特性和功耗要求。

3.天线匹配设计：

设计NRF24L0I模块的天线匹配电路.确保无线信号的有效传输和接收.

根据手册推荐，选择PCB天线。

4.电源管理：

为NRF24L01模块设计稳定的电源供电电路，考虑电源滤波和稳压，确保模决稳

定工作。

5.电路板布局和设计：

将NRF24L01模块的电路集成到智能时钟的电路板设计中，注意射频电路的布局

和走线规则，以避免干扰。

使用合适的PCB设计软件（如AltiumDesigner、Eagle等）进行电路板的设计和

布局。

6.硬件调试：

组装和焊接电路板，进行硬件调试，确保NRF24L01模块与STM32微控制器之

间的通信无误。

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硬件

时间和节次2024.06.27

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容完成NRF24L01无线通模块与现有硬件系统的连接及测

试。

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完成主要内容：

1.硬件接口连接：

根据之前硬件设计的规划，将NRF24L01模块与STM32微控制器的相应引脚连

接，包括电源、接地、SPI接口（MOSI、MISO、SCK、CSN）以及IRQ（中断

请求）引脚。

确保所有的连接都符合电气特性和功耗要求，避免造成硬件损坏。

2.天线安装：

根据设计要求，安装NRF24L01模块的天线，可能是集成的PCB天线或是外部

天线。

确保天线安装正确，以提高无线信号的传输质量。

3.电源和接地处理：

确保NRF24L0I模块的电源供应稳定,并进行适当的滤波和稳底处理,

处理好接地，减少噪声和干扰，特别是在射频电路部分。

4.软件配置：

在STM32的固件中编写或集成NRF24L01的驱动程序，包括模块的初始化、发

送和接收数据等功能。

配置NRF24L01的工作模式、地址、通道、传输速率等参数。

5.功能测试：

进行基本的无线通信测试，确保NRF24L01模块能够正常发送和接收数据。

使用示波器、逻辑分析仪等工具检查SPI接口的时序和信号完整性。

6.系统整合测试：

将无线遥控功能整合到智能时钟的系统中，进行全系统的测试。

验证无线遥控的指令传输是否稳定可靠，例如遥控设置时间、切换闹钟音乐、控

制灯光等功能。

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时间和节次2024.06.28

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容学习NRF24L01无线通模块使用手册，完成手册上的软件

测试。

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完成主要内容：

1.NRF24L01模块学习：

阅读和理解NRF24L01无线通信模块的数据手册，特别是关于模块的初始化、配

置和操作部分。

学习NRF24L01模块的基本操作，包括如何通过SPI接口与微控制器通信，如何

发送和接收数据，以及如何设置模块的工作模式和参数。

2.软件库准备：

获取一个适用于STM32的NRF24L01驱动程序，以便在STM32上使用NRF24L01

模块。

确保软件库包含了数据手册中描述的所有必要功能。

3.软件测试环境搭建：

在STM32开发环境中设置好项目工作区,并引入NRF24L0I的软件库.

配置开发环境以便于编程和调试。

4.基本功能测试：

根据手册指导，编写测试代码来验证NRF24L01模块的基本功能，如模块初始化、

SPI通信、数据发送和接收等。

使用示波器或逻辑分析仪检查SPI接口的时序和信号完整性。

5.工作模式测试：

测试NRF24L01的不同工作模式，如发射模式、接收模式、休眠模式等，确保能

够根据需求切换模式。

6.集成测试：

将NRF24L01模块与智能时钟的其他硬件组件集成，进行整体的功能测试。

确保无线遥控功能能够与时钟的其他功能（如时间显示、闹钟设置等）协同工作。

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调试流程图

时间和节次2024.06.29

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容通过NRF24L01无线通信模块，实现上位机的信息接收。

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完成主要内容：

1.NRF24L01模块学习：

阅读和理解NRF24L01无线通信模块的数据手册，特别是关于模块的接收模式和配

置部分。

学习NRF24L01模块如何接收数据，包括如何设置接收地址、如何启用接收模式以

及如何读取接收到的数据。

2.硬件接口设计：

确保NRF24L01模块与STM32微控制器之间的硬件连接正确，包括电源、接地、SPI

接口（MOSI、MISO、SCK、CSN）以及IRQ（中断请求）引脚。

检查天线和射频匹配电路，确保无线信号的最佳接收。

3.软件配置：

在STM32的固件中编写或集成NRF24L0I的接收功能,包括模块的初始化、设置接

收模式、配置接收地址和通道等。

配置NRF24L01的工作模式为接收模式，并设置合适的自动确认和重发机制。

4.上位机软件设计：

开发上位机软件，实现与NRF24L01模块的无线道信功能。

设计上位机的用户界面，允许用户发送指令或数据到STM32。

5.无线接收测试二

测试NRF24L01模块的无线接收功能，确保能够稳定地接收来自上位机的数据。

使用调试工具检查数据的准确性和完整性。

6.系统整合测试：

将无线接收功能整合到智能时钟的系统中，进行全系统的测试。

验证上位机发送的时间设置.、闹钟设置.、音乐选择等指令是否能够被智能时钟准确

接收和执行。

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16MH/

RI

NRF24L01无线通信模块电路图

时间和节次2024.06.30

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容通过NRF24L01无线通信模块，实现上位机的控制指令发

送。

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完成主要内容：

1.NRF24L01模块学习：

阅读和理解NRF24L01无线通信模块的数据手册，特别是关于模块的发送模式和

配置部分。

学习NRF24L01模块如何发送数据，包括如何设置发送地址、如何启用发送模式

以及如何写入待发送的数据。

2.硬件接口设计：

确保NRF24L01模块与STM32微控制器之间的硬件连接正确，包括电源、接地、

SPI接口（MOSI、MISO、SCK、CSN）以及IRQ（中断请求）引脚。

检查天线和射频匹配电路，确保无线信号的最佳发送。

3.软件配置：

在STM32的固件中编写或集成NRF24L0I的发送功能,包括模块的初始化、设

置发送模式、配置发送地址和通道等。

配置NRF24L01的工作模式为发送模式，并设置合适的自动重发机制。

4.上位机软件设计：

开发上位机软件，实现与NRF24L01模块的无线道信功能。

设计上位机的用户界面,允许用户发送控制指令到STM32。

引脚名称用途

1GND电源负极

2VCC电源正极

3CE模块低电平使能

4CSN控制模块片选

5SCK总线时钟■

6MOSI主器件输出从器件输入

7MISO主器件输入从器件输出

8IRQ中断信号输出

NRF24L01模块的无线通信模块指令描述

时间和节次2024.07.01

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实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容软硬件联调，设计测试案例

完成主要内容：

1.硬件检查与准备：

确保所有硬件组件（包括STM32微控制器、NRF24L01无线通信模块、显示模块、

输入设备等）都已正确安装和连接。

检查电源和接地连接，确保没有短路或开路的问题。

2.软件环境配置：

配置STM32的开发环境，包括必要的驱动程序和编程工具。

确保NRF24L01的驱动程序或库已经正确集成到项目中o

3.单个模块测试：

对每个硬件模块进行单独的测试，例如显示模块的显示测试、输入设备的响应测

试等。

对NRF24L01模块进行基本的发送和接收测试，确保无线通信功能正常。

4.软硬件联调：

在完成单个模块测试后，进行整个系统的软硬件联调。

检查STM32与各个硬件模块之间的通信是否正常，包括数据的正确性和通信的

稳定性。

5.测试案例设计：

设计测试案例来验证智能时钟的所有功能，包括时间显示、闹钟设置、音乐播放、

无线遥控操作等。

为每个功能设计正面测试用例（应该成功的场景）和负面测试用例（应该失败或

得到错误提示的场景），

6.功能测试执行：

执行设计的测试案例，记录测试结果。

对于发现的问题，进行调试和修复，然后重新测试。

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时间和节次2024.07.02

实训地点

使用仪器和耗材情况

实训主要内容各功能模块系统联调，完成测试案例

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薇心号wanglinddaa,可定制由修改设计论文

完成主要内容：

1.硬件检查与准备：

确保所有硬件组件（包括STM32微控制器、NRF24L01无线通信模块、显示模块、

输入设备等）都已正确安装和连接。

检查电源和接地连接，确保没有短路或开路的问题。

2.软件环境配置：

配置STM32的开发环境，包括必要的驱动程序和编程工具。

确保所有相关软件库（如NRF24L01的驱动库）已经正确集成到项目中。

3.单个模块测试：

对每个硬件模块进行单独的测试，例如显示模块的显示测试、输入设备的响应测

试等。

对NRF24L0I模块进行基本的发送和接收测试,确保无线通信功