基于STM32的低功耗温湿度采集器实现

2015年

软 件

2015, V ol 36, No. 5

作者简介: 丁月林(1974?), 男, 研究方向: 后勤保障维护专业

基于STM32的低功耗温湿度采集器实现

丁月林

(91049部队72分队山东青岛 266071)

摘 要: STM32是一款基于Cortex-M3内核的微控器,在嵌入式领域有着重要应用。本文介绍了一种基于STM32的低功耗温湿度采集器的硬件设计及其低功耗实现。传感器使用SHT10温湿度传感器,介绍并实现了其通讯时序。该低功耗采集器经试验测试可连续工作近30天,满足长时间工作的设计要求。该低功耗实现方法可应用于基于STM32的其他控制系统。

关键词: STM32;低功耗电源管理

中图分类号: TP393 文献标识码: B DOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.018

本文著录格式:丁月林. 基于STM32的低功耗温湿度采集器实现[J]. 软件,2015,36(5):84 88

The Realization of Low Power Dissipation Temperature and Humidity

Collector Based on STM32

DING Yue-lin

(NO . 72 Unit , 91049 Troops , Qingdao , Shandong 266071, China )

【Abstract 】: The STM32 is a micro control unit based on kernel architecture M3, which has important application in the embedded field. This paper introduced the hardware design of a low-power dissipation temperature and humidity collector based on the STM32. With the SHT10 humidity sensor, the author introduced the communication sequence. The low power collector can continuously work for nearly 30 days after the test, which meets the needs of long-time working. The low power implementation method can be applied to other control system based on STM32 【Key words 】: STM32; Low power dissipation; Power management

0 引言

STM32嵌入式系统在许多控制领域有着广泛的应用。STM32是一款基于Cortex-M3内核的微控器,该控制器在性能和成本以及低功率操作和硬实时控制方面设定了新的标准。Cortex 系列是一个完整的处理器核心,一个标准的

CPU 和系统架构。Cortex 系列共有三个主要的配置系列:A 高端应用系列,R 为实时应用系列,M 为成本敏感和微控器应用系列。STm32属于M 配置系列,专为高系统性能与低功耗相结合设计。

尽管市场上已有多种温湿度采集系统,但具有低功耗且自带数据记录功能的采集器较少,并且费用较高。本文中采用STM32F103RET6设计了温湿度采集系统。该系统工作时间长约30天,低功耗模式采用了停止模式实现,温湿度传感器使用SHT10温湿度传感器。结合实际使用环境,采集周期为5分钟。采用18650锂电池供电,具有SD 卡存储功能,且能实现USB 全速通信和串口通信。

1 温湿度采集器设计

1.1 硬件设计

采集器的结构框架如图1所示,主要有供电模块,USB 全速通信模块,STM32芯片,SD 卡存储模块,温湿度传感器,串口通信模块,JTAG 在线调试模块组成。

考虑体积因素,系统采用18650充电锂电池供电,单节2400mah 电池充满电后可以工作2个月左右时间。

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STM32以合秦公司的HT7333

降压模块供电。

通过RTC 实时时钟控制,每5分钟唤醒一次,进行数据采集。以自定义的通信协议通过SHT10温湿度传感器获取数据。采集到的温湿度数据以16进制形式写入SD 卡。SD 卡中的数据可以经由串口通信模块和USB 全速通信模块导出,也可以直接由SD 卡读出。

1.2 SHT10温湿度传感器通信时序

SHT10温湿度传感器的通信时序如图2所示。

图2 SHT10时序图

传感器以不小于1V/ms 的上电速率供电后,首先进入11ms 的休眠状态,在此期间不允许对传感器发送任何指令。当准备传输数据时,需用一组“启动时序”完成数据传输的初始化。该启动时序为:当SCK 时钟为高电平时,DATA 翻转为低电平,紧接着SCK 变为低电平,随后在SCK 时钟高电平时,DATA 翻转为高电平。后续命令包含三个地址位和五个命令位。传感器接收到命令后,会在第8个SCK 下降沿后将DATA 下拉为低电平(ACK 位)。在第9个SCK 下降沿后,释放DATA ,将其恢复为高电平。

其5位的命令集如表1所示。

在“启动时序”发送温湿度测量的命令(00000101表示相对湿度,00000011表示温度)后,控制器等待测量结束。过程大约为20/80/320ms ,分别对应8/12/14bits 测量。传感器通过下拉DATA 至低电平并进入空闲模式表示测量结束。控制器在再次出发SCK 前必须等待“数据备妥”信号读取数据。温湿度数据可以先被存储,这样控制器可以继续指向其他任务,在需要时再读出数据。

接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC 奇偶校验。传感器下拉DATA 为低电平,以确认每个字节。所有数据从MSB 开,右

值有效。收到CRC 确认位之后,表示通讯结束。若不使用CRC-8校验,控制器可以在测量值LSB 后,通过保持ACK 高电平终止通讯。测量和通讯完成后,传感器进入休眠模式。

1.3 通讯接口配置

温湿度传感器与STM32的GPIOB_PIN6和GPIOB_PIN7连接,其中PIN6为时钟通讯端口,PIN7为数据通讯端口。STM32的PIN6脚为传输速度50MHz 的推挽输出,PIN7脚为传输速度50MHz 的推挽输入输出模式(接受数据时为输入,发送应答指令时为输出)。

“启动时序”通过写SHT10的SCK 和DATA 实现。先将PIN7脚配置为推挽输出,速率为50MHz ,然

图1 系统硬件组成示意图

表1 SHT10命令集

命令 代码 预留 0000x 温度测量 00011 湿度测量 00101 读状态寄存器 00111 写状态寄存器

00110 预留 0101x-1110x

软复位

11110

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后通过拉低SCK 时钟,拉高SCK ,拉低DATA ,拉低SCK ,拉高SCK ,拉高DATA ,拉低SCK 的顺序进行操作,操作之间设置一段延迟。在“启动时序”完成后,通过写0x03和0x05来实现发送命令,进行温度测量和湿度测量。

2 时钟系统及功耗测试分析

2.1 STM32的时钟系统

时钟系统正常工作是使STm32及其外设正常运行的前提,且系统时钟频率及外设时钟频率配置的高低对采集器耗电量有着很大影响。STm32有内部RC 振荡器,其能够为内部提供PLL 时钟,可以达到微控器最高频率72MHz 的要求。但是内部时钟不及外部晶振准确和稳定,所以在温湿度采集系统中选用了外部时钟源,这个外部时钟源被称为外部高速振荡器(HSE)。外部时钟源用来为Cortex 处理器和STM32外设提供时钟。由于内部PLL 时钟是用整数值乘以HSE 振荡频率,因此外部时钟频率需能被72MHz 。实际采集系统中选用了振荡频率为8MHz 的晶振。

其中外部晶振HSE 振荡后,产生8MHz 的时钟信号,经PLL 锁相环9倍频后至72MHz 。系统时钟以72MHz 运行,并将APB1外设时钟配置为系统时钟的2分频,将APB2外设时钟配置为系统时钟的1分频。

STM32有两个电源域:主系统和外围设备的电源域,备份域。备份域中包括10个16位寄存器,RTC 和独立看门狗。在低功耗模式下,RTC 和独立看门狗可以保持继续运行以唤醒STM32主系统或执行系统复位。STM32包含一个基本的实时时钟,它是优化了的32位计数器,当有32.768kHz 时钟源提供时钟时,它会在每一秒到来时计数。配置时钟树时,RTC 时钟源可以选择来自:内部低速振荡器,外部低速振荡器或外部高速振荡器的128分频。通过RTC 可以得到准确的秒计数,计数器本身可以产生三种中断:一秒钟中断,溢出中断和闹钟中断。采集器中选择外部低速时钟作为RTC 时钟,通过闹钟中断的方式对主电源域进行唤醒,闹钟寄存器中存储的值为32767。

在有电池备份的条件下,RTC 可以在主电源域进入低功耗模式时继续运行。通过EXTI 他可以在NVIC 中产生时间终端,唤醒STM32的主电源域。但是处于体积的考虑,本采集器并未设计备用电池,而是通过直接通过HT7333模块输出管脚为RTC 供电。

2.2 功耗测试分析

STM32芯片电源供电框图如图3。

温湿度采集器选用4.2v 单节锂电池供电,锂电池容量约为2600mah 。由于锂电池电压输出大于芯片供电电压,且锂电池使用过程中电压不断波动变化,影响数据采集准确性。故采集器中选用了降压模块,将电压降且稳定至3.3V ,为芯片和外设供电。

该芯片转换效率约为90%,通过估算方式可得其在3.3V 供电时容量约为3000mah 。当系统时钟运行在最高速72MHz 时,用万用表测量采集系统电流约为100ma 。待锂电池充满电后进行测试,采集周期5分钟。STM32每次将测量获得的温度数据、湿度数据通过SDIO 接口协议写入SD 卡中。该状态下采集时间约为26小时。由此可知,未使用低功耗模式的采集系

统耗电量较大。该试验要求的密闭环境中进行采集时,不能满足长时间持续工作的设计要求。

图3 STM32芯片电源框图

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3 低功耗模式的实现

3.1 STM32的低功耗模式

STM32共有睡眠、停止以及待机三种低功耗工作模式:

a 睡眠模式:默认情况下,当一个WFE 指令或WFI 指令被执行时Cortex 处理器将停止内部时钟,并停止执行应用程序代码。该模式下,STM32其余部分将继续运行。当某个外设产生一个中断时,其将退出睡眠模式。理论上,若STM32首先禁用所有外设时钟(除了唤醒Cortex 的外设以外),再到HSI 振荡器,且将HSI 时钟频率1MHz 一下,可将功耗降低至大约为5ma 。

b 停止模式:停止模式是Cortex-M3的深睡眠模式基础上结合了外设的时钟控制机制。在停止模式下,电压调节器可以运行在正常或者低功耗模式。此时1.8V 供电区域的所有时钟被停止。PLL 、HSI 和HSE 振荡器功能被禁。本采集器采用停止模式实现低功耗工作。通过设置Cortex 控制寄存器的SLEEPDEEP 位,清除S 电源控制寄存器的PDDS 位,设置LPDS 为选择电压调节器的模式,STM32即可进入低功耗停止模式。该模式下,WFI 或WFE 指令的执行将停止Cortex 处理器,并且关闭HSE 和HSI 振荡器。停止模式下,任意的外部中断都会将STM32唤醒。

c 待机模式:待机模式可实现系统最低功耗,该模式是在Cortex-M3睡眠模式时关闭电压调节器,整个1.8V 供电区域被断电。PLL 、HIS 和HSE 振荡器也被断电。SRAM 和寄存器内容丢失,只有备份的寄存器和待机电路维持供电。待机模式下STM32仅消耗2uA 。通过设置Cortex 电源控制寄存器中的SLEEPDEEP 位和STM32的PDDS 位可进入待机模式。可以使用RTC 闹钟唤醒待机模式,也可以使用外部STM32复位或独立看门狗复位唤醒,也可以通过PORTA 引脚0的上升沿退出待机模式,但是该引脚必须被配置为唤醒引脚WAKEUP 。相应的,该模式退出时间花费最长,约为50us 。

3.2 低功耗停止模式的软件实现

首先使能电源控制时钟和RTC 后备寄存器时钟,之后使能RTC 和后备寄存器访问。然后使能外部32.768kHz 低速晶振,待外部晶振振荡稳定之后,配置外部32.768kHz 低速晶振作为RTC 时钟,配置完成后使能RTC 时钟。使能RTC 时钟后,等待RTC 寄存器同步。对于RTC 任何寄存器的写操作,都必须在前一次写操作结束后进行。通过查血RTC_CR 寄存器中的RTOFF 状态位,判断RTC 寄存器是否处于更新中。

当且仅当RTOFF 状态位为“1”时,方可写入RTC 寄存器。RTC 寄存器配置过程如图4。

3.3 对比测试分析

在未开启低功耗停止模式下,取满电的2600mAh 锂电池进行电量测试,采

集要素为户外温湿度环境。采集数据过程中对电池电流进行测试,电流为103mAh 。采集点数为316个点,即采集了26小时20分钟。试验测试采集的数据如图5所示。

在开启低功耗停止模式下,取满电的2600mAh 锂电池进行电量测试,采集

要素也为户外温湿

度环境。采集数据过

图4 系统软件流程图

图5 未开启低功耗的采集数据

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程中对电池电流进行测试,低功耗模式下电流为4mA ,唤醒启动时,工作电流为54mA 。试验开始10天后,测试电源电压。电压显示为3.96V ,这表明

10天后温湿度采集器仍在工作。读取SD 卡数据。采集点数为2936个点,即采集了10 天4小时40分钟。试验测试采集的数据如图6所示。

按电压每天下降0.3V 速度计算,当电压下降的工作下限3.35V 时,其工作时间约为60天。可以满足长时间工作需要,达到设计要求。

4 结语

介绍了基于STM32F03RET6的低功耗温湿度采集系统的设计原理,简述了SHT10温湿度传感器通讯配置,并给出了“启动时序”的部分程序实例。描述了STM32的低功耗模式,并予以实现。通过实际测试,发现低功耗模式可以使其工作周期延长接近25倍。实现了长时间连续采集的设计要求。该低功耗方法适用于其他STM32控制系统,具有较大意义。

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图6 开启低功耗采集的数据

基于STM32的低功耗温湿度采集器实现

作者:丁月林, DING Yue-lin

作者单位:91049部队72分队山东青岛,266071

刊名:

软件

英文刊名:computer engineering & Software

年,卷(期):2015(5)

参考文献(7条)

1.Zhijia C;Shuying S Design of air tracking servo system based on STM32F103 2011

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(完整版)基于STM32的温湿度监测..

《物联网工程设计与实施》项目设计 项目课题:基于STM32的温湿度检测 院系:计算机科学与技术学院 专业:物联网工程 项目经理:于渊学号:123921043 副经理:谢金光学号:123921024 项目成员:李周恒学号:123921002 项目成员:袁桃学号: 123921048 项目成员:颉涛学号: 123921054 项目成员肖青学号: 123921025 项目成员冯锦荣学号: 123921011 项目成员唐敏学号: 123921023

指导教师: 2014 年 12月

目录 摘要 (5) Absract (7) 一.设计目标 (9) 二.设计方案 (9) 三.实验所需器材 (9) 四.设计内容 (9) 4.1 STM32模块 (9) 4.2 AM2302介绍 (11) 4.2.1 产品概述 (11) 4.2.2 应用范围 (12) 4.2.3 产品亮点 (12) 4.2.4 单总线接口定义 (12) 4.2.5 传感器性能 (13) 4.2.6 单总线通信 (14) 4.3 Nokia 5110 介绍 (15) 4.3.1 SPI接口时序写数据/命令 (15) 4.3.2 显示汉字 (16) 4.3.4 显示图形 (16) 4.4 原理图设计 (16) 4.5 PCB板设计 (17) 五.实验软件设计 (18) 5.1 温湿度传感器DHT22的程序 (18) 5.2 湿度显示函数 (21) 5.3主函数程序 (23) 5.3.1显屏程序 (23) 六.作品实物展示 (32) 七.设计总结 (33)

基于STM 32 的温湿度检测 摘要 随着现代社会的高速发展,越来越多的科学技术被应用于农业生产领域。在温室大棚中对温湿度、二氧化碳浓度等外部参数的实时准确的测量和调节更是保证农业高效生产的重要前提。本次课程设计中实现了一个基于STM32F103VET6的智能温湿度检测系统,目的是实现温湿度的采集和显示,温湿度的采集是作为自动化科学中一个必须掌握的检测技术,也是一项比较实用的技术。本次实验主要作了如下几个方面工作:首先通过对实时性、准确性、经济性和可扩展性等四个方向的分析比较之后,选择了STM32F103VE微控制器作为主控芯片和AM2303温湿度传感器来实现对温湿度数据进行采集;在Nokia5110显示屏上显示出温度和湿度,然后详细介绍了各个模块的工作原理和硬件电路设计思路,实现了温湿度数据实时准确的测量;之后阐述了系统各个部分的软件设计思路;最后对系统在实际应用中采集到的数据进行了处理,分析了误差产生的原因,并通过分段线性插值算法对系统非线性误差进行了校准,同未校准时采集的数据相比,校准后的数据准确度更高,稳定性更好。在保证测量效果的基础上,本系统设计中充分考虑到性价比和再次开发周期性等,具有成本低、设计开发方便、通用性强等特点,不仅适用于现代农业生产中,还能用于其它工业控制、机械制造等其它领域,具有一定的市场推广价值。 【关键词】:嵌入式技术,电路设计,STM32,AM2302温湿度采集,Nokia5110 显示屏,程序设计

基于STM32的温湿度数据采集系统

目录 目录I 摘要II Abstract II 第一章绪论4 1.1温湿度传感器的背景及意义4 1.2温湿度传感器国内发展现状4 1.3温湿度传感器的发展趋势4 第二章温湿度原理及相关技术6 2.1温湿度传感器6 2.1.1温度传感器6 2.1.2 湿度传感器6 2.1.3 温湿度传感器物理参数及定义7 2.2温湿度传感器的选型7 2.3 SHT21简述8 2.3.1 SHT21介绍8 2.3.2 SHT21通信原理9 第三章系统硬件设计11 3.1 系统硬件设计主要框架11 3.2 STM32芯片的功能描述12 3.2.1接口13 3.2.2 STM32芯片接线图15 3.3 SHT21温湿度传感器15 3.4 LCD160显示屏16 3.4.1 参数及引脚定义16 3.4.2 LCD1602接线图19 3.5. 系统复位20 3.5.1系统复位功能作用20 3.5.2 系统复位工作原理20 3.6 电源模块21 第四章系统软件设计21 4.1软件平台简述21 4.2系统软件程序流程框图23 4.3 主程序模块24 4.3.1 主函数24 4.3.2 显示函数25 4.3.3 计算函数25 4.4 SHT21传感器25 4.4.1 I2C协议函数26 4.4.2 延迟函数28 4.5 LCD1602显示屏28

4.5.1 写指令函数29 4.5.2 写数据函数30 4.5.3 温湿度值得显示函数30 4.5.4 延迟函数31 第五章系统仿真31 5.1 仿真软件介绍31 5.2 电路仿真32 第六章总结与展望34 致谢34 参考文献35 附录错误!未定义书签。 摘要 随着当代社会的快速的发展,人们把越来越多的科学技术应用于各个领域。温湿度的采集是作为自动化科学中一个必须掌握的检测技术,也是一项比较实用的技术。在温室大棚中确保农业高效生产的重要便是对温湿度、二氧化碳浓度等外部参数的实时与及时准确而精确的监测和协调与调节,同时在文物保护方面,文物对于温湿度非常敏感的,及时检测和对温湿度的变化做出正确的反应,也长久保护文物的一种必要手段。 数据采集是获取信号对象信息的过程。本次设计设计中实现了一个基于STM32F103的SHT21温湿度检测系统设计。通过选择了STM32F103微控制器作为主控芯片和SHT21温湿度传感器来实现对温湿度数据进行采集;在lcd显示屏上显示出温度和湿度,目的是实现温湿度的采集和显示同时本次设计目的是提供方法进行可行性研究。这样的设计不仅能实时准确地测量出我们需要的温度和湿度数据,而且还可以快速反应和显示周围环境的变化。 关键词:STM32F103,sht21温湿度采集,程序设计 Abstract With the rapid development of modern society, more and more science and technology are applied in various fields. The collection of temperature and humidity is a technology that must be mastered in the automation science, and it is also a practical technology. In the greenhouse to ensure efficient agricultural production in the important is the external parameters of temperature, humidity and carbon dioxide concentration real-time and timely and accurate monitoring and coordination and regulation, and in the

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毕业设计(论文) 题目:基于STM32的温湿度检测和无线的传输 学院:信息工程与自动化 专业:自动化 学生姓名: 指导教师: 日期:

基于STM32的温湿度检测和无线的传输 摘要 随着嵌入式技术的发展,单片机技术进入了一个新的台阶,目前除最早的51单片机现在有了STM32系列单片机以AMR的各系列单片机,而本次毕业设计我采用STM32单片机来完成,目的是实现温湿度的采集和数据的无线传输,温湿度的采集是作为自动化学科中一个必须掌握的检测的技术,也是一项比较实用的技术。而无线的传输时作为目前一项比较前沿的技术来展开学习的,所有的新新产业中都追求小规模高效率,而无线的技术可以降低传统工程的工程量,同时可以节省大量由排线、线路维修、检测上的一些不必要的障碍和消耗。同时,在实时运行阶段也可以明显体现它的便携性,高效性和节能性。本次设计目的是做出成品,并能采集实时数据传输至上位机。 关键词:嵌入式技术;电路设计;STM32;cc1020无线传输;sht10温湿度采集;程序设计 引言 我的毕业设计做的是温湿度数据的采集和无线的传输。温湿度的采集的用途是非常的广泛的,比如说化工业中做酶的发酵,必须时刻了解所发酵酶的温湿度才可以得

到所需酶。文物的保护同样也离不开温、湿度的采集,不仅在文物出土的时刻,在博物馆和档案馆中,空气湿度和和空气质量条件的优劣,是藏品保存关键,所以温湿度的检测对其也是具有重要意义的。最后就是大型机房的温湿度的采集,国家对此有严格标准规定温湿度的范围,超出此范围会影响服务器或系统的正常工作等等。所以温湿度的检测是目前被广泛运用。 此次设计的芯片采用的是STM32,由于STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列:STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz,是同类产品中性能最高的产品;基本型时钟频率为36MHz,以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能,是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存,不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时,从闪存执行代码,STM32功耗36mA,是32位市场上功耗最低的产品。同时在编程方面STM32也具有和其他单片机的优势之处,如51单片机必须从最底层开始编程,而STM32所有的初始化和一些驱动的程序都是以模板的形式提供给开发者,在此开发者只需要了些其他的模块功能和工作方式和少量的语法知识便可以进行编程,此优势不但节约了时间,也为STM32的发展做出了强有力的铺垫,而且STM32目前是刚刚被作为主流开发的单片机,所以其前景是无可估量的,这次毕业设计也是看好了其优越的发展趋势来选择的。 无线通信是采用CC1020模块来实现的,大家都清楚现在的IT市场中“无线”这个词是很热门的,各种蓝牙、WI-FI、ZIG-BEE、3G渐渐的步入我们的生活中,人们都在不断向往着便携化,简洁化。而以上只是其一,在没无线的时代我们的计算机或是各种检测设备都需要用大把的I/o总线进行连接,这样不但占用的很大的地盘,也在这些线路上花费了大把的资金,若这些线路中的某个部分发生短路或者是老化可能造成不堪的后果,所以用无线取代有线也是电子行业发展的必然趋势,对其前景的了解和应用学习是非常有价值的。其应用领域:车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输、无线称重等 LCD1602的使用,这里使用1602的目的是为了可以得到实时的温湿度的数据,即为了在温湿度模块程序编写完成后烧入芯片可知其工作状态也可以作为一个读书的路径来使用。 之后是上下位机之间的数据接收,由于自动化本来就是为了实现自动控制,虽然此次设计只做了单方面的数据采集,但是这里连接上位机的目的就是使将来对此数据进行一个可控的操作返回至下位机对现场温湿度进行控制,在这里只是作为一种设想,在此次设计中未得实现。 1芯片模块 1.1 STM32介绍 1.1.1 ARM公司的高性能”Cortex-M3”内核

基于stm32温湿度监控装置设计(1)

王江红(1993-),男,云南曲靖人,汉族,学生,在读本科,所学专业通信工程 基于stm32的温湿度监控系统设计 王江红胡湘娟阳泳 邵阳学院信息工程系湖南邵阳422004 摘要:温湿度的监测对于当前控制室内环境,改善室内环境起着重要的作用,为了提高室内用户的舒适度,一般都会对室内的温湿度进行监控,通过监测温湿度的变化情况来确定下一步的动作,例如在温室中严格监控室内温度,使得温室内的植物能到最合适的生存环境。本文就基于stm32的温湿度监控系统设计问题进行了全面分析,通过其有效的提高温度的时效性管理意义重大。 关键字:stm32;温湿度;ucosII系统;监控系统设计 此次的基于STM32的温湿度监控系统设计主要是32位的单片机为主控芯片,DHT11为温湿度监测装置,搭载的是ucosII操作系统,显示设备为主控ITL9438的彩屏,通过DHT11采集的信息对经过单片机的内部程序的处理,将其以数字的形式显示在彩屏上,并且同时根据单片机内部的温度设定值进行相应的动作,实现的室内温湿度的智能控制。 1、温湿度监控系统设计 1.1、温湿度监控系统硬件设计 系统主控芯片为Stm32F103ZET6,除了必须的Stm32单片机正常的驱动的电路之外,彩屏为使用的是已经做成模块的ITL9438彩屏,而采集模块则是使用的DHT11,如图所示为使用的DHT11的引脚图,可得知只要通过采集Dout引脚的输出的电平变化,查看数据手册,根据DHT11的时序图写出相应的驱动程序,驱动DHT11温湿度传感器。彩屏的程序可以直接使用的屏幕厂家写好的程序,移植到Stm32上既可,而通过将Dout引脚上的高低电平变化,进行相应的数据处理可以将温湿度数据已数字的形式显现在彩屏上,通过内部的程序根据比较当前的温湿度值与设定的参数值进行比较,使得进行下一步的温湿度调节动作,通过向外部电路发送信号,例如温度高了,打开排风机降低室内的温度等措施优先对温度的控制,这与空调的原理类似,但是系统比空调电路简捷的多。 DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式,单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte(40Bit)组成。数据分小数部分和整数部分,一次完整的数据传输为40bit,高位先出。DHT11的数据格式为:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和。其中校验和数据为前四个字节相加,传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据(湿度、 温度、整数、小数)之间应该分开处理。 1.2、温湿度监控系统软件设计 此次的温湿度监控系统软件设计主要实在keil4中完成,操作系统为UCOSII,将UCOSII系统移植到当前单片机上,并且建立相应的任务堆栈,通过调用任务堆栈的形式实现的对系统运行,将DHT11的Dout引脚与PG11连接,PG11引脚设置的为输入模式,用于采集Dout引脚的电平变化。开机的时候先检测是否有DHT11存在,如果没有,则提示错误。只有在检测到DHT11之后才开始读取温湿度值,并显示在LCD上,如果发现了DHT11,则程序每隔100ms左右读取一次数据,并把温湿度显示在LCD上。同时会使用一个LED来指示程序运行状况。 温湿度监控系统的软件设计主要分为的LED驱动程序、LCD驱动程序、DHT11驱动程

基于STM32F103C8的智能浇花系统

- 25 - 高 新 技 术 0 引言 随着科学的不断发展和生活质量的提高,更多家庭为了改善家居环境,购买花卉装点环境,同时还能净化空气。但现代人的生活节奏越来越快。植物生长是离不开水的,需经常浇灌。很多人有时忘了及时、适量给花卉浇水。但由于工作繁忙等原因,不能按时给花草浇水,植物可能会出现枯萎。而植物的生长主要依赖水分,过少浇水或者过度浇水都可能对植物的正常生长造成巨大影响。因此设计一款定时浇花的系统便成为当务之选。本文设计了一种智能湿度感应浇花系统。系统以单片机STM32F103C8 为控制芯片,以土壤湿度传感器、温湿度传感器为主要传感器。如果传感器检测温度、湿度都达不到规定的要求,就开始浇花,达到了规定的温度、湿度就停止浇花。该系统既能按时、按量的给花卉浇水,还可以为节约水资源,从而让花卉更好的生长。 1 智能浇花系统的组成结构 该系统主要由cpu 控制电路,土壤温度,湿度检测电路、蜂鸣器报警电路、水泵控制电路等组成。具体结构如图1 所 示。通过土壤湿度传感器测量出土壤湿度信号,单片机进行 AD 采集同时对采集信号进行滤波处理并进行信号分析,然后IO 输出控制信号,控制水泵进行工作,最终达到按需浇花的目的。 图1 2 研究方法和手段  本设计是设计单片机控制的自动浇花系统。有测量温度、空气湿度的传感器,采用菱形分布,均匀采集灌区的环境参数。 再由单片机集中处理数据,分析那片区域需要浇灌、浇 基于STM32F103C8的智能浇花系统 高 伟 董彦辰 马庆磊 (青岛恒星科技学院机电学院,山东 青岛 266100) 摘 要:本文设计了一种智能湿度感应浇花系统。系统以单片机STM32F103C8 为控制芯片,利用土壤湿度传感器来检测土壤的相对湿度,DHT11检测空气温湿度,再通过单片机进行信息处理,输出控制信号,从而控制水泵电源的通断,完成按需按量自动浇花的工作。关键词:STM32;智能浇花系统;温湿度传感器中图分类号:TP277 文献标志码:A 磁线圈通上电之后,就会生成电磁作用力,这时需要使用衔铁把针阀吸起来,让天然气通过轴针头部环形间隙,然后喷进进气道之内。为了确保构建的控制模型拥有相对较为优良的模块化、层次化结构,所构建的控制模型可以划分为PWM 驱动模型、空燃比控制模型、工况判断模型等。发动机工况根据其自身运行特点分为启动、怠速、稳态部分负荷、瞬态还有大负荷工况,因为发动机工况中大负荷工况不是主要工况,因此我们对于前4种工况进行建模分析,最后我们通过之前构建的喷嘴模型、PWM 驱动模型以及工况判断模型构成一个完整的控制器。 在将AMESim 仿真软件构建的模型转化成在Simulink 环境中运行的S-Function 模块的过程中,首先需要对联合仿真环境进行相关的数据设置,通过设置相关的仿真条件,可以得出如下的数据结果:若转速为2500r/min,进气压为0.5bar 时,喷嘴针阀的最大升程为0.35mm,这个数值和其他的喷嘴针阀升程相比是比较合理的,若转速为2500r/min,进气压为0.5bar 的时候,喷射时间为10.9ms,这个数值和理论设计的模型所计算出的数值也是较为一致的,因此充分说明所设计的控制器是可以满足要求的。 结语 本文通过对多点喷射点燃式天然气发动机电控系统进行整体结构和电子控制系统的设计与分析,最终完成对其的实验建模以及仿真调试,希望此项研究能够为提高天然气发动机在天然气汽车和电子技术等领域的应用成效做出一定的贡献。 参考文献 [1]葛文庆.一种大功率气体燃料发动机电控喷射装置的研究[D].南京: 南京理工大学,2012.[2]周龙保.内燃机学[M].北京:机械工业出版社,2005. 图1 硬件电路总体结构图

基于STM32的温湿度检测和无线的传输

昆明理工大学毕业设计(论文) 题目:基于STM32的温湿度检测和无线的传输 学院:信息工程与自动化 专业:自动化 学生姓名:张程兴 指导教师:王剑平 日期: 2010 年 6 月

设计(论文)专用纸基于STM32的温湿度检测和无线的传输 摘要 随着嵌入式技术的发展,单片机技术进入了一个新的台阶,目前除最早的51单片机现在有了STM32系列单片机以AMR的各系列单片机,而本次毕业设计我采用STM32单片机来完成,目的是实现温湿度的采集和数据的无线传输,温湿度的采集是作为自动化学科中一个必须掌握的检测的技术,也是一项比较实用的技术。而无线的传输时作为目前一项比较前沿的技术来展开学习的,所有的新新产业中都追求小规模高效率,而无线的技术可以降低传统工程的工程量,同时可以节省大量由排线、线路维修、检测上的一些不必要的障碍和消耗。同时,在实时运行阶段也可以明显体现它的便携性,高效性和节能性。本次设计目的是做出成品,并能采集实时数据传输至上位机。 关键词:嵌入式技术;电路设计;STM32;cc1020无线传输;sht10温湿度采集;程序设计

设计(论文)专用纸 引言 我的毕业设计做的是温湿度数据的采集和无线的传输。温湿度的采集的用途是非常的广泛的,比如说化工业中做酶的发酵,必须时刻了解所发酵酶的温湿度才可以得到所需酶。文物的保护同样也离不开温、湿度的采集,不仅在文物出土的时刻,在博物馆和档案馆中,空气湿度和和空气质量条件的优劣,是藏品保存关键,所以温湿度的检测对其也是具有重要意义的。最后就是大型机房的温湿度的采集,国家对此有严格标准规定温湿度的范围,超出此范围会影响服务器或系统的正常工作等等。所以温湿度的检测是目前被广泛运用。 此次设计的芯片采用的是STM32,由于STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列:STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz,是同类产品中性能最高的产品;基本型时钟频率为36MHz,以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能,是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存,不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时,从闪存执行代码,STM32功耗36mA,是32位市场上功耗最低的产品。同时在编程方面STM32也具有和其他单片机的优势之处,如51单片机必须从最底层开始编程,而STM32所有的初始化和一些驱动的程序都是以模板的形式提供给开发者,在此开发者只需要了些其他的模块功能和工作方式和少量的语法知识便可以进行编程,此优势不但节约了时间,也为STM32的发展做出了强有力的铺垫,而且STM32目前是刚刚被作为主流开发的单片机,所以其前景是无可估量的,这次毕业设计也是看好了其优越的发展趋势来选择的。 无线通信是采用CC1020模块来实现的,大家都清楚现在的IT市场中“无线”这个词是很热门的,各种蓝牙、WI-FI、ZIG-BEE、3G渐渐的步入我们的生活中,人们都在不断向往着便携化,简洁化。而以上只是其一,在没无线的时代我们的计算机或是各种检测设备都需要用大把的I/o总线进行连接,这样不但占用的很大的地盘,也在这些线路上花费了大把的资金,若这些线路中的某个部分发生短路或者是老化可能造成不堪的后果,所以用无线取代有线也是电子行业发展的必然趋势,对其前景的了解和应用学习是非常有价值的。其应用领域:车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输、无线称重等 LCD1602的使用,这里使用1602的目的是为了可以得到实时的温湿度的数据,即为了在温湿度模块程序编写完成后烧入芯片可知其工作状态也可以作为一个读书的路径来使用。 之后是上下位机之间的数据接收,由于自动化本来就是为了实现自动控制,虽然此次设计只做了单方面的数据采集,但是这里连接上位机的目的就是使将来对此数据进行一个可控的操作返回至下位机对现场温湿度进行控制,在这里只是作为一种设想,在此次设计中未得实现。

基于STM32的温湿度检测和无线的传输

摘要 随着嵌入式技术的发展,单片机技术进入了一个新的台阶,目前除最早的51单片机现在有了STM32系列单片机以AMR的各系列单片机,而本次毕业设计我采用STM32单片机来完成,目的是实现温湿度的采集和数据的无线传输,温湿度的采集是作为自动化学科中一个必须掌握的检测的技术,也是一项比较实用的技术。而无线的传输时作为目前一项比较前沿的技术来展开学习的,所有的新新产业中都追求小规模高效率,而无线的技术可以降低传统工程的工程量,同时可以节省大量由排线、线路维修、检测上的一些不必要的障碍和消耗。同时,在实时运行阶段也可以明显体现它的便携性,高效性和节能性。本次设计目的是做出成品,并能采集实时数据传输至上位机。 关键词:嵌入式技术;电路设计;STM32;cc1020无线传输;sht10温湿度采集;程序设计 引言

我的毕业设计做的是温湿度数据的采集和无线的传输。温湿度的采集的用途是非常的广泛的,比如说化工业中做酶的发酵,必须时刻了解所发酵酶的温湿度才可以得到所需酶。文物的保护同样也离不开温、湿度的采集,不仅在文物出土的时刻,在博物馆和档案馆中,空气湿度和和空气质量条件的优劣,是藏品保存关键,所以温湿度的检测对其也是具有重要意义的。最后就是大型机房的温湿度的采集,国家对此有严格标准规定温湿度的范围,超出此范围会影响服务器或系统的正常工作等等。所以温湿度的检测是目前被广泛运用。 此次设计的芯片采用的是STM32,由于STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列:STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz,是同类产品中性能最高的产品;基本型时钟频率为36MHz,以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能,是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存,不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时,从闪存执行代码,STM32功耗36mA,是32位市场上功耗最低的产品。同时在编程方面STM32也具有和其他单片机的优势之处,如51单片机必须从最底层开始编程,而STM32所有的初始化和一些驱动的程序都是以模板的形式提供给开发者,在此开发者只需要了些其他的模块功能和工作方式和少量的语法知识便可以进行编程,此优势不但节约了时间,也为STM32的发展做出了强有力的铺垫,而且STM32目前是刚刚被作为主流开发的单片机,所以其前景是无可估量的,这次毕业设计也是看好了其优越的发展趋势来选择的。 无线通信是采用CC1020模块来实现的,大家都清楚现在的IT市场中“无线”这个词是很热门的,各种蓝牙、WI-FI、ZIG-BEE、3G渐渐的步入我们的生活中,人们都在不断向往着便携化,简洁化。而以上只是其一,在没无线的时代我们的计算机或是各种检测设备都需要用大把的I/o总线进行连接,这样不但占用的很大的地盘,也在这些线路上花费了大把的资金,若这些线路中的某个部分发生短路或者是老化可能造成不堪的后果,所以用无线取代有线也是电子行业发展的必然趋势,对其前景的了解和应用学习是非常有价值的。其应用领域:车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输、无线称重等 LCD1602的使用,这里使用1602的目的是为了可以得到实时的温湿度的数据,即为了在温湿度模块程序编写完成后烧入芯片可知其工作状态也可以作为一个读书的路径来使用。 之后是上下位机之间的数据接收,由于自动化本来就是为了实现自动控制,虽然此次设计只做了单方面的数据采集,但是这里连接上位机的目的就是使将来对此数据进行一个可控的操作返回至下位机对现场温湿度进行控制,在这里只是作为一种设想,在此次设计中未得实现。 1芯片模块 1.1 STM32介绍

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