基于STM32F103ZET6的无线数据监测系统毕业设计论文.docx

1、基于STM32F103ZET6的无线数据监测系统毕业设计论文 中文题目基于STM32F103ZET6的无线数据监测系统 英文题目Wireless data monitoring system based on stm32f103zet6本 科 生 毕 业 论 文 学生姓名班级学号学 院 电子信息与机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 指导教师 职称 摘要此设计是基于STM32F103ZET6，由手机蓝牙遥控发射端发送指定数据，使用OV7670摄像头进行图片捕获并将图片通过nRF24L01发射到接收端，在TFTLCD液晶屏上进行显示。使用GPS获取发射端所在位置的物理数据并将位置数据通过nR

2、F24L01发射到接收端。使用MQ2传感器检测发射端所在地是否存在有害气体并将数据通过nRF24L01发射到接收端。使用DS18B20进行温度监测并将数据通过nRF24L01发射到接收端。使用HMC5883L检测发射端方向角度并将数据通过nRF24L01发射到接收端。此设计系统可以放在需要进行监视的环境中，例如公交车上，火车站附近，家庭使用，私家车中。也可以用于监测危险地段的物理数据。监测到的物理数据用以判断环境是否对身体有害。该系统具有非常实际的应用价值。关键词：STM32单片机；数据无线传输；TFTLCD液晶显示AbstractThisdesignisbasedonSTM32F103ZET

3、6,ThespecifieddatasentbythemobilephoneBluetoothremotecontroltransmitter.TheimagesandpicturesthatarecapturedbyOV7670camerawillbesenttothereceivingendthroughthenRF24L01anddisplayontheLCDscreenofTFTLCD.UseGPStogetthephysicaldataofthepositionwherethetransmitterislocated.Thepositiondataissenttothereceivi

4、ngendbynRF24L01.TheMQ2sensorisusedtodetectthepresenceofaharmfulgasandthedataistransmittedtothereceivingendthroughthenRF24L01.TemperaturemonitoringiscarriedoutusingDS18B20andthedataistransmittedtothereceivingendbynRF24L01.UseHMC5883Ltodetectthedirectionangleofthetransmitterandthedataistransmitedtothe

5、receivingendthroughthenRF24L01.Thisdesignedsystemisplacedontheenvironmentthatisneedtobemonitored,suchasbus,trainstation,homeusing,privatecar.Itcanalsobeusedtomonitorthephysicaldataofhazardouslocations.Thephysicaldataismonitoredusedtodeterminewhethertheenvironmentisharmfultothebody.Thesystemhasaveryp

6、racticalapplicationvalue. Keywords：stm32 SCM; Data transmission in wireless; LCD; 第1章 绪论1.1 课题研究的背景及意义在高危地段工作处，由于我们的工作人员不能及时的了解到高危工作地段的环境变化，而导致人员伤亡事故频频发生，例如大型下水道堵塞时，不得不派遣工人进入下水道中进行作业，但下水道中是否有有害气体例如甲烷等，这时如果蓦然让工作人员进行作业是十分危险的。再如工人在矿井中作业，这种工作环境更是危险，每个工作人员都必须随身携带装有此系统的头盔，用来保护自身安全，同时开发商也应该在矿井中安装此系统，通过接收端，

7、监测矿井中的环境情况，从而采取必要的措施。此类工作环境不胜枚举，因此，物理数据无线发送系统的研究课题十分必要进行，它将为工作人员的人身安全带来极大的益处。同时随着电子技术的发展，相关课题遇到的难点也逐一得到了解决。1.2 STM32F103ZET6单片机的概述STM32F103ZET6是32位单片机，它的时钟频率最高可达72Mhz，凭借这个优势，STM32F103ZET6普遍的投入到许多嵌入式产品中。它骄人的运算速度和低端单片机不可比拟的稳定性以及强大的功能，都使得它在单片机家族中处于优越的地位。1STM32是一款32位单片机，它采用了Cortex-M3内核。该内核是由ARM公司设计。它的内部

8、总线、外设、存储器、时钟和复位以及IO口都是由意法半导体公司设计。STM32非常人性化的带有自己的库函数。该库函数配置了STM32的所有功能的初始化，用户在编写程序时，都可在这个库函数中找到相应的驱动。STM32在运行的时候电路非常稳定，它的程序在执行时可靠性很高。STM32F103 自身佩戴的资源很多。它的SRAM有64KB。它的FLASH容量可以达到512KB。它的SPI口有三个。对于定时计数器，它共有八个，在这八个中有两个是基本定时计数器、两个是高级定时计数器、还有四个是通用定时计数器。它的FSMC 接口有一。它的DAC有12位的精度，输出的模拟量误差非常的小。它的IIC接口有两个。它的

9、串口五个。它的USB接口的速度非常快，在短暂的时间内可以传输大量的数据。它的CAN接口有一个。它的SPI接口有三个，每个接口稳定性极高，它的ADC的精度是12位的，测量的模拟电压误差极低，这样的ADC有三个。它的SDIO 接口有一个。该芯片的通用IO 口非常的多，共有 一百一十二个。STM32的自身的资源之丰富不必说。通过该外部总线 驱动液晶屏，可以很明显的增加液晶屏的刷屏速度。还有一个参数十分重要，就是它的价位只需要23元左右，超过了很多其他芯片。11.3 nRF24L01的概述nRF24L01 模块是用来进行无线通信的。它工作在二点四兆赫兹到二点五兆赫兹频段。2.42.5GHz 频段是世界

10、通用的，属于合法频段，不会干扰到其他频段的数据。nRF24L01消耗的电流非常小：当它在发射模式下运行时消耗的电流是 九毫安，当它在接收模式下运行时小号带电流是 12.3mA。当它工作在掉电模式电流更低。 nRF24L01 在无线传输数据时非常的稳定，不过有时偶尔会丢失一些数据，但不影响数据的快速准确的传输。它的无线传输距离能够满足该毕业设计的使用。nRF24L0l模块使用五伏供电，电源连接简单。它的地址及 CRC检验功能具有无线速率：1或2Mbps，具有SPI接口速率：08Mbps。此速度基本符合数据传输的速度需求。因此，nRF24L01具有极其广阔的发展前景。1.4 系统功能（1）彩色液晶

11、屏进行实时显示；（2）能无线传输图片；（3）能无线传输GPS定位；（4）能无线传输温度数据；（5）能无线传输电子罗盘角度数据；（6）能无线传输有害气体浓度数据；（7）能通过手机蓝牙发送指令进行功能的转变；1.5 目录的篇章设计该系统可以分成3块内容：第1块是发送数据的电路板，将五种监测到的数据，使用无线发送模块发送出去；第2块是接收部分，以STM32F103RCT6作为核心，以TFTLCD显示监测的相关数据，通过nRF24L01进行数据的接收，最后一块是通过手机蓝牙进行控制发射端发送的数据类型。该设计文共7个大章，每1大章的内容如下：第一章：介绍了该系统的设计目的、意义和STM32以及nRF2

12、4L01的概述。第二章：介绍无线数据传输系统的方案分析与选择。第三章：介绍无线数据传输系统发射端的硬件与软件设计。第四章：介绍无线数据传输系统接收端的硬件与软件设计。第五章：介绍了该设计的软件部分以及发射端和接收端的流程图。第六章：进行了软件仿真验证了电路的焊接方案和程序的设计方案。第七章：对该系统的整体评价及展望。第2章 数据无线传输的方案分析与选择2.1 主控芯片的选取方案一：使用89c51作为主要的控制芯片。优点： (1) 外部电路设计简单。(2) 该单片机市场价格比较低缺点： (1) flash存储器的容量比较小，大量的数据没有地方存储。(2) 自身的资源比较缺乏。(3) IO口驱动能

13、力不足。方案二：使用ATmega16L单片机作为主控芯片。优点： (1) 使用IO口的驱动能力相对较强。(2) 可以进行在线调试。(3) 内部时钟可达到八兆赫兹。缺点： (1) 运行时不够稳定。 (2)外设接口资源较少。(3)flash存储器只有16k，不利于存放大量数据信息。方案三：使用FPGA作为主控芯片。优点： (1) 工作频率之高可以到达惊人的程度。 (2) 时钟区域可以进行变化。 (3) 具备并行处理能力。缺点： (1) 市场价格比较高。 (2) 编程的难度系数较大。方案四：使用STM32作为主控芯片。优点： (1) 它的flash的性能高，容量大，可进行上万次擦写。 (2) stm

14、32的I/O口驱动能力非常的强。 (3) stm32的外围硬件电路简单。(4) 片上资源十分丰富。 (5) 价格实惠，性价比非常高。缺点： (1) 该芯片的自带的iic不是很稳定 由于进行多种数据采集，不仅需要比较快的引脚时钟运行速度，而且需要大量的存储空间，因此方案1不可行。同时该系统没有过分的追求速度，FPGA增加了设计的难度，同时该系统不需要FPGA的超高速状态，因此方案3可以删除。对于发射端来说，采集数据较多，并且要采集图片，所以使用STM32F103ZET6；对于数据接收端来说，只实现图片显示和数据显示功能，无需太多资源，所以使用STM32F103RCT6。综合分析了四个方案，得出方

15、案四可执行性最高，因此采用方案四，使用STM32F103ZET6为监测数据的主控发送芯片，使用STM32F103RCT6作为接收端的主控芯片。2.2 液晶屏的选择方案一：使用液晶屏12864。优点： (1) 相连的引脚相对较少。(2) 自带汉字库，使用比较简单。缺点： 不具有彩色的显示功能，图片的显示效果不好。方案二：使用2.8寸的TFTLCD。优点： (1)16位真彩显示 (2)320*240的分辨率，图片显示效果很好。缺点： (1) 相连的引脚较多。(2) 使用复杂由于本作品需要显示彩色图片，所以只能选择方案二，满足设计需求。2.3 数据无线传输模块的选择方案一：使用PM201无线485通讯模块 。优点： (1) 较远传输距离、通信可靠性高 。缺