传感网技术应用 课件 项目4 智慧城市路灯照明控制系统

项目4智慧城市——路灯照明控制系统CONTENTS目录01

【项目描述】02

【项目要求】03

【学习目标】04

任务4.1智慧城市——路灯照明控制系统功能调研05

[实践操作]CONTENTS目录06

任务4.2传感器的安装调试07

任务4.3基于STM32的监测节点数据输出08

[知识准备]09

[实践操作]10

[交互式练习测试题]CONTENTS目录11

【项目实施】12

[项目要求]13

[实施步骤]14

【拓展阅读】【项目描述】01路灯现状问题晴朗早晨七点路灯仍亮，阴雨傍晚六点路难见却未到路灯开启设定时间，照明时机不合需求。智能路灯系统提出伴随数字化智能化城市推进，结合节能环保、城市形象等需求及照明、电力问题，提出“按需照明、精细管理”的智能路灯系统概念。智能路灯按需照明【项目要求】02工作任务

照明系统功能分析需分析智慧城市路灯照明控制系统的各项功能，明确系统作用与运行逻辑。

传感器认知学习熟悉城市路灯照明所需各类传感器的功能，掌握其在照明系统中的具体应用。

开发环境搭建调试搭建基于STM32CubeMX和HAL库的开发环境，创建工程并使用仿真器完成调试下载。硬件搭建与平台接入完成硬件搭建工作，将NB-IoT模块接入云平台，实现设备与云端的连接互通。云平台功能实现通过云平台查看设备上报的光照数据，同时可在云平台上下发命令，控制灯的亮灭状态。学习产出【学习目标】03知识目标

核心器件认知目标

能准确说出智慧城市路灯照明控制系统中继电器、执行器和传感器的功能及应用场景。

器件装调能力要求

掌握智慧城市路灯照明控制系统里继电器、执行器和传感器的安装与调试方法。技能目标

终端设备操作技能能分析智慧城市路灯照明控制系统功能，会安装使用继电器、执行器、传感器，掌握NB-IoT终端节点烧写及AT指令连网能力。

云平台工程搭建技能可依据系统需求，运用云平台创建NB-IoT工程，具备完成相关数据采集的实操能力。素质目标专业素养培育培养谦虚好学、勤于思考、认真做事的习惯，践行严谨开发流程，树立正确编程思路。培养团队协作能力，通过相互沟通、互帮互助、共同学习，携手达成既定目标。综合能力提升提升自我展示能力，锻炼讲述、说明、表述及回答问题的相关技巧。培养自我学习能力，学会借助书籍或网络资料解决实际遇到的各类问题。任务4.1智慧城市——路灯照明控制系统功能调研04系统功能认知目标能分析智慧城市路灯照明控制系统功能，知晓系统所需继电器、执行器和传感器。传感器技能要求掌握城市路灯照明所需传感器的功能和具体应用场景，熟悉其运作逻辑。综合能力培养目标培养学生利用书籍或网络资料解决实际问题的能力，提升讲述、说明、表述和应答的自我展示能力。[任务目标][知识准备]：智慧城市概述

智慧城市核心内涵智慧城市是城市数字化高阶发展，以以人为本、智能运行为核心，借新技术智能处理城市多元需求。智慧城市发展本质智慧城市是新技术变革与城市新挑战的产物，本质是以技术赋能城市、重塑其发展模式。[知识准备]：智慧城市概述智慧城市系统理念

智慧城市核心理念将城市视为生态系统，市民、交通、能源、商业、通信、水资源等构成子系统，彼此联系促进、融合成整体。智慧化技术支撑过去因科技不足，子系统无法提供整合信息支持；未来可借助物联网、云计算等技术，连接各类基础设施，显现各领域子系统关系。[知识准备]：智慧路灯照明控制系统功能分析智慧路灯定义与定位

多杆合一整合优势以道路照明灯杆为基础，整合公安、交通信号、通信、交通标识牌等，实现多杆合一，减少路面立杆，释放公共空间资源。

智慧城市核心载体作为智慧城市建设重要载体，充当物联网端口，凭借密集均匀的分布，成为5G基站室外覆盖较优载体，逐步升级为新型公共基础设施。[知识准备]：智慧路灯照明控制系统功能分析智慧路灯核心功能

系统建设核心特点建设时注重多杆合一，对各类杆件设施集约化设置，实现共建共享与互联互通。

智能照明调控功能可依据气候地域、环境亮度等自适应调节照明亮度和色彩，兼顾最佳照明效果与电源节能。

交通治安管控功能单击此处添加项正文[知识准备]：智慧路灯照明控制系统功能分析

智慧杆配有高清监控摄像头，助力交通管理部门管控人流车流，方便警察维护辖区治安环境监测发布功能杆上装配温湿度、二氧化碳等环境检测传感器，数据实时显示在LED屏，告知区域环境状况。应急信息广播功能具备联网广播模块，遇突发安全情况时，可及时向所在区域民众播报相关信息。多元综合服务功能涵盖视频监控、新闻广播、信息发布、4G/5G联网远程控制等多种实用服务功能。[知识准备]：智慧路灯照明控制系统功能分析

智慧路灯硬件与拓展智能路灯控制系统需光敏传感器等器件；5G智慧灯杆可装多类设备，未来还能承载更多5G创新应用[知识准备]：路灯照明控制系统常用传感器和执行器简介

传感器控灯原理LED路灯需搭配光敏、红外等传感器组成智能控制系统，传感器将物理量转电信号，经AD、MCU、DA处理后控制路灯开关。

照明智能控制功能可在MCU上设定控制要求，调控LED灯的开关时间、亮度、显色及多彩变幻，达成智能照明控制目标。

传感器技术发展传感器机电技术成熟，近年正朝着小型化、智能化、多功能化、低成本化的方向快速发展。[知识准备]：路灯照明控制系统常用传感器和执行器简介光敏传感器

光敏传感器基础认知光敏传感器是对光信号或光辐射有响应的敏感装置，是产量多、应用广的传感器，在自动控制等领域地位重要，最简单的是光敏电阻。

光度学核心内容涵盖光谱与可见光定义、光度单位（光通量、发光强度等）、光电器件类型，明确可见光波长范围及各光度单位含义与用途。

光电效应分类介绍分为外光电效应和内光电效应，外光电效应使电子逸出物体表面，对应光电管等器件；内光电效应含光电导、光生伏特等效应，对应光敏电阻、光电池等器件。

光敏传感器细分品类按工作原理分为光电效应传感器、红外热释电探测器、固体图像传感器、光纤传感器，分别介绍各类传感器的工作机制。

光敏传感器特点应用具有结构简单、响应快等优点，可测光强及尺寸、位移等非电量，广泛用于自动控制、家用电器、各类电子产品光控领域。[知识准备]：路灯照明控制系统常用传感器和执行器简介继电器

继电器基础定义继电器是带隔离功能的自动开关元件，广泛用于遥控、遥测、通讯等领域，属重要控制元件，含感应、执行、驱动三部分。

继电器核心作用可扩大控制范围、放大控制信号、综合多路信号，还能配合其他电器实现自动、遥控与监测功能。

继电器类别划分按工作原理分电磁、固体、温度等类型，还可按外形、用途、负载功能、防护特征、输入量等维度分类。[知识准备]：路灯照明控制系统常用传感器和执行器简介电磁阀

电磁阀基础定义电磁阀是电磁控制的自动化基础执行元件，用于工业控制系统调整介质方向、流量、速度等参数，控制精度与灵活性有保障，常用类型包括单向阀、安全阀等。

电磁阀工作原理电磁阀腔体内有活塞与两侧电磁铁，通过控制电磁铁电流通断吸引阀体移动，开启或关闭排油孔，借助液压油压力推动油缸活塞，进而带动机械装置运动。

电磁阀原理类分类分为直动式、分布直动式、先导式三类，直动式可在真空等环境工作但通径受限；分布直动式结合直动与先导原理，零压差等场景可动作但需水平安装；先导式流体压力上限高，安装灵活但需满足压差条件。

电磁阀功能类分类按功能可分为水用、蒸汽、制冷、低温、燃气、消防等多种类型，单电控电磁阀具备失电常闭或常开属性，可实现断气保护功能。[实践操作]05[实践操作]

智慧城市——路灯照明控制系统功能概述调研表制定调研方案

调研方案核心要素围绕智慧城市路灯照明控制系统功能，确定调研目的、内容、方式、时间等核心要素。

调研方式具体说明调研方式灵活多样，可采用实地考察、网络搜索、查阅资料等多种途径开展调研。根据智慧城市功能调研方案，收集和学习智慧路灯的相关资料

资料收集途径可通过阅读教材、上网搜索、实地考察等多种途径，开展智慧路灯相关资料的收集工作。

资料收集内容需收集智慧路灯的功能单元、传感器种类、工作原理、功能特点、应用场景及工作流程等资料。分析智慧路灯的功能，了解所需要的传感器种类智慧路灯照明控制系统主要有以下传感器和执行器件查阅资料了解传感器的相关知识光电传感器知识梳理涵盖光电传感器的概念、具体种类以及实际应用方向等相关内容。继电器知识梳理包含继电器的定义、不同类别划分以及适用的应用场景等相关内容。查阅资料了解传感器的相关知识：填写调研表，汇报展示（表4-1）调研基本信息

调研基本信息调研目的为了解智慧路灯系统功能、所需传感器及传感器功能应用，时间、地点有明确安排，人员含负责人与成员，方式为上网搜索资料。

调研核心内容围绕智慧路灯照明控制系统功能、所需传感器及传感器相关知识展开调研，需填写调研表并汇报展示，部分内容待填充。

调研成果说明明确调研成果产出要求，智慧路灯系统功能、传感器相关等三项内容需后续补充完善。查阅资料了解传感器的相关知识：填写调研表，汇报展示（表4-1）交互式练习测试题

01基础概念填空练习涵盖智慧城市基础设施、光电传感器组成、继电器定义及应用领域三类填空题型，需准确填写对应内容。

02判断类知识考察包含模拟量、数字量、开关量相关的三道判断题，需判断物理量定义及状态描述的正误。

03传感器简述题型设置光电传感器种类、光电传感器工作原理两道简述题，需详细阐述相关专业内容。任务4.2传感器的安装调试06任务4.2传感器的安装调试

传感器安装调试目标需熟悉城市路灯控制系统中传感器安装调试方法，掌握光敏传感器的安装与调试操作。

核心能力培养要求通过传感器安装调试任务，着重培养学生的团队协作能力与问题解决能力。传感器信号接口技术：传感器的输出信号格式传感器应用与信号分类各类传感器广泛应用于太空、海洋、工程系统等诸多领域，输出信号分模拟、数字、混合三类。模拟输出信号定义指信息参数在给定范围或连续时间间隔内，特征量可在任意瞬间呈任意数值，幅度、频率或相位随时间连续变化，如广播声像信号。模拟输出信号格式典型格式有电压、电流、频率等，标准信号含0-10V、0-5V电压信号，0-20mA电流信号。模拟量输出通道任务将计算机处理后的数字量经数据总线、隔离装置，再通过D/A转换器转成模拟电压或电流信号，放大后驱动执行器实现控制。传感器信号接口技术：传感器的输出信号格式模拟输出信号介绍传感器信号接口技术：传感器的输出信号格式

数字输出信号介绍数字输出信号：幅度取值离散，幅值限有限数值内，二进制码是其一，常用串行开关格式，抗噪易处理应用广。

混合信号介绍混合信号是模拟信号和数字信号的混合，它可以用来传输复杂的信息，如视频信号。传感器信号接口技术：传感器的硬件接口传感器的硬件接口主要有直针/弯针座子、工业接线端子，航空插头，标准串行接口，USB接口等

直针/弯针座子直针插座端子为插拔式接线端子配套插头，与直针插头端子配套，因针脚直状得名。弯针座子为另一类。工业接线端子工业接线端子是用于实现电气连接的配件产品，在工业上被划分为连接器范畴。传感器信号接口技术：传感器的硬件接口航空插头

01航空插头基本属性属连接器品类，用于连接电源或信号，适配多芯线束，具备安全可靠、操作方便、外形美观的特点。

02航空插头分类情况分军用与民用，民用多用于机床、机械、工控、仪表连接；还可按防水性、样式、安装方式等细分，适配不同应用场景。传感器信号接口技术：传感器的硬件接口串行接口

串行接口基础定义串行接口简称串口，也称COM接口，采用串行通信方式，数据一位一位顺序传送，通信线路简单。串行接口特性分析仅需一对传输线即可实现双向通信，可利用电话线传输，成本低适配远距离，仅传送速度较慢。串行接口标准分类按电气标准及协议分为RS-232-C、RS-422、RS485等，这类标准仅规定接口电气特性，不涉及接插件、电缆或协议。传感器安装方式分类主要有螺钉安装、磁力安装座安装、胶粘剂粘接、探针安装这四种，每种对高频都存在影响。安装方式高频影响螺钉安装频率响应范围最宽且安全可靠，其余三种会减小高频响应范围，插入安装介质会产生低于传感器固有频率的安装谐振频率，降低高频范围，传感器离测试点越远，安装谐振频率越低，可用频率范围越低。传感器的安装与调试：安装调试工具安装方式及影响传感器的安装与调试：安装调试工具

安装前表面处理安装前需处理传感器与被测件接触面，要求清洁平滑，糙面可涂润滑剂改善耦合及高频响应

冲击测量安装要求测量冲击时，由于冲击脉冲具有很大的瞬态能量,故传感器与结构的连接必须十分可靠，最好用钢螺钉安装。

安装工具说明传感器安装工具包含螺丝刀、剥线钳、扳手、电钻、螺栓等，具体可参照图4-2-5。传感器的安装与调试：安装调试规范直线位移传感器的安装安装位置确定依据设备要求选定传感器安装位置，满足测量范围与精度需求，同时保证安装对中性，避免数据不准。安装支架准备适配稳定支撑的安装支架，将其装在预定位置，预留调整空间，保障传感器随被测物体平稳移动。传感器固定要求用螺丝将传感器固定在支架上，保证与被测物体接触良好；拉杆式需注意拉球万向头对中性，确保安装牢固防移位。电气连接规范按接线图接电源线与信号线，确保连接牢固正确；采用四线制或屏蔽线，屏蔽层在电控箱端可靠接地。安装后调整要点安装完成后调整传感器与被测物体的间隙，拉杆不对中时调整插头端支架，保证拉杆缩回时万向球头有径向空隙。安装注意事项确保传感器防尘防水，不超最大位移范围；定期清理表面污物，检查导线与连接器是否牢靠。传感器的安装与调试：安装调试规范传感器的安装与调试：安装调试规范直线位移传感器的调试

01传感器接线连接将位移传感器电源线接至适配电源，确保正常工作，再把信号线连到对应控制系统或数据采集设备。

02零位与线性度校准将被测物体置于零位，通过旋转或移动校准螺丝完成零位校准；在全测量范围移动物体比对输出值，调整参数校准线性度。

03灵敏度校准设置依据实际应用调整位移传感器的灵敏度设置，通过调整输出信号幅度，保障测量结果的准确性。

04数据采集与验证连接传感器到对应设备开展数据采集测试，用相关软件分析处理数据，验证测量结果与实际位移的一致性，按需微调。路灯照明控制系统传感器的安装与调试：传感器安装概述传感器安装要求普通传感器按使用说明固定在测量点，接好电源线和信号线；专业行业传感器需结合工作原理、测量参数要求安装，通电确保信号传输正常。传感器接线规则接线需注意极性，不同类型传感器接线有差异，引出导线分二根或三根线，三根线传感器棕色接电源正极、蓝色接负极、黑色为信号输出线。三引线传感接线图展示NPN型传感器接线原理图、内部原理框图、实际接线图；还有PNP型对应三类接线图。两线传感器接线图含两类原理图、两种实际接线情况的两根引出线传感器接线示意图，如图4-2-8所示。四线传感器接线图图4-2-9为一对常开、一对常闭的四根NPN型传感器接线图；图4-2-10为同规格的四根PNP型传感器接线图路灯照明控制系统传感器的安装与调试：传感器调试概述

通用传感器调试依据传感器使用说明，用万用表及数据读取工具，测量通电后的工作电压、电流及输出信号是否正常。

特殊传感器调试针对特殊应用的传感器，需结合其工作原理和测量参数具体要求，调试至正常工作状态。路灯照明控制系统传感器的安装与调试：传感器调试概述1000欧姆RTD型温度传感器适用于多类通风换热系统，调试前可通过万用表测阻对照判断是否需更换。路灯照明控制系统传感器的安装与调试：传感器调试概述0-10V输出的温湿度传感器

传感器适用场景该传感器常用于检测回风温湿度，不建议用于检测送风温湿度，高湿、大风流量环境易致其损坏或缩短寿命。传感器校准调试接入采集设备后，将中央站读出的温湿度值与现场标准温湿度计数值对比，误差较小时可在数据库调整修正。故障排查检测怀疑传感器损坏时，用信号发生器输入0~10V信号给采集器，若AI点正常则说明传感器存在问题。4-20mA输出的温湿度传感器该传感器常用于检测室内温度及室内湿度。调试方法同0~10V输出的温湿度传感器。路灯照明控制系统传感器的安装与调试：传感器调试概述路灯照明控制系统传感器的安装与调试：传感器调试概述采集器DDC调试

调试前期准备开始调试前，先确认变压器电源、通讯线以及模拟量点的跳线都跳好，再用万用表做多项基础检查。

调试操作流程按步骤完成电源检查、跳线设定、DDC自检、通讯设置下载，再按原理图做单点调试并做好记录。

数字量点位测试DI点通过短路或断开接线模拟设备状态，DO点设为自动方式发送开关命令，响应正确即为合格。

模拟量点位测试AI点用校验仪测元件输出并换算，与系统读数误差小于5%为合格；AO点测输出及反馈值，确认开度与信号一致。路灯照明控制系统传感器的安装与调试[实践操作]光照传感器安装

1）传感器线序说明RS232转RS485转换器：端口1接传感器黄线RS485A，端口2接蓝线RS485B，再用USB转RS232线连电脑。

2）传感器上电用12VDC电源供电，棕色线接正极、黑色线接负极，请勿带电接线，确认无误后再上电继电器的安装：1）引出端保护

印制板焊接安装要求焊装继电器：板上孔距准、孔径勿小，合规扳扭引出端，留≥0.3mm板间间隙，勿绞拉引线继电器的安装：1）引出端保护螺栓扭矩及其他要求

螺栓扭矩安装要求螺孔和螺栓引出端安装时扭矩需小于表4-2数值，同时明确了接线、引出端、安装件用不同规格螺栓的对应扭矩值。

跌落冲击处理规范安装时继电器若不慎掉落受强冲击，内部可能受损，需先隔离，经检验确认合格后才可使用。继电器的安装2）焊接与清洗焊接用30~60W烙铁，温280~330℃，时长≤3秒；自动焊温260℃，时长≤5秒。焊后及时清洗烘干，非密封继电器内勿沾焊剂、清洗液。3）防止振动放大对有抗振要求的继电器，应选冲击振动方向与衔铁运动方向垂直的安装方式，避免顶部安装继电器的安装：4）多只继电器集中安装方法

继电器安装问题及解决多只继电器密集安装易反常高热、受磁干扰误动作，可合理设安装间隙或在其间装适配元器件解决。

交互式练习测试题继电器检测内容填空、传感器上电步骤及输出格式填空，还有电磁阀好坏检测简答任务4.3基于STM32的监测节点数据输出07STM32开发学习目标

STM32基础认知了解STM32微控制器的产品分类、主要特性及其软件开发模式，掌握核心基础信息。

开发环境搭建方法掌握基于STM32CubeMX和HAL库的开发环境搭建与工程建立的具体方法。

工程调试下载操作学会搭建对应开发环境、创建工程，并能使用仿真器完成调试下载操作。[知识准备]08UART接口及使用

UART基本定义与功能UART即通用异步收发传输器，属电脑硬件，可实现串行与并行通信间的资料转换。

UART总线特性与应用UART为通用异步串行数据总线，支持双向全双工传输，多用于嵌入式设计中设备间通信单片机的中断和定时器（STM32）

定时器核心定位STM32F103的定时器是重要外设模块，承担着多种关键功能，在单片机系统中作用突出。

定时器功能范畴可实现精确计时、PWM生成、输入捕获、输出比较等多项功能，满足不同场景的控制需求。单片机的中断和定时器（STM32）：定时器/计数器类型

定时器类型分类STM32F103系列MCU的定时器包含SysTick定时器、基本定时器、通用定时器和高级定时器。定时器类型呈现该系列MCU的定时器具体类型可参考表4-4，各类定时器有明确划分。1）SysTick定时器SysTick定时器是24位倒计数定时器，计到0自动从LOAD寄存器重装载初值，不清零CTRL寄存器ENABLE位就持续工作。2）基本定时器（TIM6和TIM7）STM32F103基本定时器TIM6、TIM7：仅向上计数（最大65535），可产中断，无IO引脚；TIM_ITConfig用于使能/禁指定TIM中断。3）通用定时器（TIM2~TIM5）和高级定时器（TIM1和TIM8）通用定时器（TIM2~TIM5）：计时、中断等功能；高级定时器（TIM1、TIM8）：在其基础上新增重复计数器等功能，STM32中二者应用多。单片机的中断和定时器（STM32）：定时器功能定时器功能总述

计数模式配置具备16/32位向上、向下、向上向下（中心对齐）计数模式，配有自动装载计数器(TIMx_CNT)。

预分频器设置搭载16位可编程预分频器(TIMx_PSC)，可实时修改，分频系数可在1~65535间任意选择。

独立通道功能拥有4个独立通道(TIMx_CH1~4)，可实现输入捕获、输出比较、PWM生成、单脉冲模式输出功能。单片机的中断和定时器（STM32）：定时器功能同步与中断DMA功能

定时器同步控制可借助外部信号(TMx_ETR)控制定时器，支持定时器互连，能以1个定时器控制另一个定时器的同步电路。

中断与DMA触发事件计数器溢出、初始化、触发事件、输入捕获、输出比较等6类事件可产生中断/DMA，含独立请求生成器。

特殊传感适配功能支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路，触发输入可作外部时钟或周期电流管理。单片机的中断和定时器（STM32）：定时器功能定时器应用与特性STM32通用定时器可用于输入捕获、输出比较、PWM等，参数可调，各定时器完全独立无资源共享。单片机的中断和定时器（STM32）：计数器模式通用定时器可以向上计数、向下计数、向上向下双向计数模式。如图4-3-2所示

011）向上计数模式计数器从0计数至自动加载值（TIMx_ARR）后，重新从0开始计数，并产生计数器溢出事件。

022）向下计数模式计数器从自动装入值（TIMxARR）向下计数到0，随即重启计数并产生计数器向下溢出事件。

033）中央对齐模式(向上/向下计数)从0计数到自动装入值-1，溢出；再向下计数到1，溢出；之后从0重新循环计数。单片机的中断和定时器（STM32）：定时器中断应用

1）内部时钟选择如图4-3-3所示默认调用SystemInit函数时，SYSCLK为72M，AHB时钟为72M，APB1时钟为36M

2）定时中断基本结构单击此处添加项正文

3）定时器中断实现步骤使能定时器时钟，初始化定时器配置ARR、PSC，开启中断配置NVIC，使能定时器，编写中断服务函数。单片机的中断和定时器（STM32）：定时器PWM输出实验1）通用定时器PWM概述

PWM基础概念解析PWM即脉冲宽度调制，通过调节脉冲宽度等效所需波形，对模拟信号电平数字编码，靠占空比调节信号、能量变化，可控制呼吸灯、直流电机、舵机等。定时器PWM输出原理CNT计数值随时间从0到ARR循环，借助CCRx比较值和输出配置产生高低电平形成PWM波形，调节ARR改周期，调CCRx改占空比。2）PWM模式PWM1模式下，当前值小于比较值为有效电平；PWM2模式下，当前值大于比较值为有效电平。3）PWM输出实现步骤1.开启TIM和GPIO外设时钟2.配置时基单元含时钟源3.配置输出比较单元参数4.配置GPIO为复用推挽输出5.启动计数器输出PWM单片机的中断和定时器（STM32）：定时器PWM输出实验[实践操作]09基于串口的系统功能实现：MDK-ARM的安装

1）下载安装包并安装从Keil官网（）下载MDK-ARM安装包，双击运行按向导默认路径安装，安装后进入软件包安装欢迎界面。基于串口的系统功能实现：MDK-ARM的安装2）安装软件包

在线安装操作步骤单击对应“OK”按钮进入安装主界面，在Device列表选STM32微控制器型号，点击“Install”按钮在线安装，可通过进度条看进度。安装加速与离线方式下载速度慢时可复制指定网址用下载工具下载；也可找到随书配套MKD支持包，双击进行离线安装。JRE安装前置要求STM32CubeMX运行依赖JRE，需先到Java官网下载，根据操作系统选择32位或64位版本安装。STM32CubeMX安装指南软件可从主页/stm32cube获取，安装流程简单，按照安装向导操作即可完成安装。基于串口的系统功能实现：STM32CubeMX的安装1）下载安装包并安装基于串口的系统功能实现：STM32CubeMX的安装2）嵌入式软件包的安装

进入软件包管理界面打开STM32CubeMX软件，单击“Help”菜单，选择“Manageembeddedsoftwarepackages”选项进入对应界面。下载安装软件包选择对应STM32微控制器系列，如STM32F1Series，单击“InstallNow”按钮即可下载安装。基于串口的系统功能实现

ST-Link驱动安装STM32调试工具ST-Link的驱动，可在MDK-ARM安装路径找到，64位系统执行对应exe安装。基于串口的系统功能实现：建立工程

1）建立工程存放的文件夹在D盘根目录新建“STM32_WorkSpace”文件夹，再在其下建“task1_ProjectFirst”文件夹存本任务工程

建STM32CubeMX工程打开STM32CubeMX，进入MCU选择窗口，输入型号关键字选对应型号，点“StartProject”新建工程基于串口的系统功能实现：建立工程3）配置GPIO功能

01引脚初始功能配置在STM32CubeMX配置主界面，左键单击MCU的PE6引脚，选择“GPIO_Output”功能，对应连接的LED灯为LED2。

02引脚标签与参数配置右键单击PE6引脚，选择“EnterUserLabel”并输入“LED2”，再点击“GPIO”选中PE6，确保其配置符合图4-3-15中④~⑥的要求。基于串口的系统功能实现：建立工程4）配置调试端口

调试接口类型说明STM32支持JTAG和SWD接口在线调试，JTAG为20Pin，占资源多，适配J-Link；SWD最少3根连线，适配ST-Link。ST-Link端口配置步骤展开“Pinout&Configuration”标签页的“SystemCore”，选“SYS”，将“Debug”改为“SerialWire”，完成PA13、PA14引脚功能配置。基于串口的系统功能实现：建立工程5）配置MCU时钟树

时钟外设配置步骤选择“Pinout&Configuration”标签页左侧“RCC”选项，将MCU的HSE和LSE均配置为晶体/陶瓷谐振器。

时钟树参数配置切换到“ClockConfiguration”标签，将PLL源设为HSE，倍频设为9，系统时钟选PLL，配置各级总线及定时器时钟参数。

配置后引脚变化时钟外设配置完成后，MCU的“PinoutView”中相应引脚功能会被自动配置。基于串口的系统功能实现：建立工程

6）保存STM32CubeMX工程单击“File（文件）”选“SaveProject（保存工程）”，定位至“D:\STM32_WorkSpace\task1_ProjectFirst”后确定保存。基于串口的系统功能实现：建立工程7）生成C代码初始工程

工程管理标签配置切换到“ProjectManager（工程管理）”标签，开展“C代码工程”的相关配置。

代码生成标签设置单击“CodeGenerator”标签，修改固件库包单选框选项，新增勾选外设初始化文件生成选项。

工程保存参数配置单击“Project”标签，工程名与存放位置因之前保存过已自动填好，无需手动设置。

开发环境与代码生成在“Toolchain/IDE”下拉菜单选“MDK-ARMV5”，最后单击“GENERATECODE”生成C代码工程。基于串口的系统功能实现完善main()函数打开工程文件夹中“MDK-ARM”内的工程文件，在main.c的while(1)段添加指定两行代码。基于串口的系统功能实现：C代码工程配置进入工程配置界面单击快捷工具栏中图标进行C代码工程的配置（图4-3-24中标号①处）。选择调试工具切换到“Debug”标签（图4-3-24标号②处），可选择ST-LinkDebugger（标号③处）等调试工具。调试端口与设备配置点击“Settings”按钮进入配置界面，将调试工具端口改为“SW”，连接正常可在“SWDevice”窗口见设备配置下载自动运行切换至“FlashDownload”标签的下载配置界面，勾选“ResetandRun”选项，实现程序下载后自动重启运行。基于串口的系统功能实现

编译工程、下载并运行将M3主控模块开关拨至NC位置，编译工程无误后下载运行，运行时LED2以2秒周期闪烁。[交互式练习测试题]10填空题型内容涵盖单片机简称与组成、"程序存储"思想提出者、单片机通用性分类三类填空考点。简答题型要求要求简述单片机的主要特点，需提炼其核心特性进行条理化作答。单片机练习习题集【项目实施】11NB-IoT智控路灯应用

单灯控制系统搭建基于NB-IoT的智能路灯控制系统，以单灯控制为例开展系统的搭建