基于STM32单片机的数据采集系统

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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Ｌ

ＯＧＯ,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10KΩ

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

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

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,更加合理有效地设计出单片机软件系统，再学习上位机的开发，循序渐进,对这门课有更好的认识。通过这几天的学习，我了解了Kｅｉｌ、ｃuｂe、Qｔ等软件的使用，学习了SＴM3２的开发流程以及整个电子系统设计的流程。