基于stm32的健身自行車數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計摘要隨著科技的進(jìn)步，各個領(lǐng)域都運用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研發(fā)也越來越受重視。本次的目標(biāo)是設(shè)計開發(fā)一套應(yīng)用于健身自行車的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)系統(tǒng)主控芯片為STM32F407ZET6的，主要實現(xiàn)健身自行車數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲以及顯示功能。結(jié)合設(shè)計要求，本論文主要設(shè)計了系統(tǒng)硬件電路連接以及系統(tǒng)軟件控制設(shè)計，其中硬件電路連接包括溫濕度采集電路連接、電流電壓采集電路連接、速度采集電路連接、顯示電路連接以及電源電路連接等，軟件控制主要是對上述的模塊進(jìn)行驅(qū)動，各模塊之間采用IIC協(xié)議、串口協(xié)議等通訊；最后對軟件進(jìn)行測試，測試結(jié)果表明：系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，整個系統(tǒng)的運行效果良好，使數(shù)據(jù)可視化，達(dá)到課題的設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；STM32F407ZET6；IIC協(xié)議；串口協(xié)議；可視化Designofdatacollectionsystemforexercisebikebasedonstm32AbstractWiththeadvancementoftechnology,datacollectionsystemsareusedinvariousfields.Theresearchanddevelopmentofdataacquisitionsystemsisalsogainingmoreandmoreattention.Thegoalofthistimeistodesignanddevelopadatacollectionsystemforfitnessbicycles.ThemainchipofthisdatasystemisSTM32F407ZET6,whichmainlyrealizesthecollection,transmission,storageanddisplayfunctionsoffitnessbicycledata.Combinedwiththedesignrequirements,thispapermainlydesignsthesystemhardwarecircuitconnectionandsystemsoftwarecontroldesign.Thehardwarecircuitconnectionincludestemperatureandhumidityacquisitioncircuitconnection,currentandvoltageacquisitioncircuitconnection,speedacquisitioncircuitconnection,displaycircuitconnection,andpowercircuitconnection.Thesoftwarecontrolismainlytodrivetheabove-mentionedmodules,andtheIICprotocolandserialportprotocolareusedforcommunicationbetweenthemodules.Finally,thesoftwareistested.Thetestresultsshowthatthesystemcanaccuratelycollectdata,andtheentiresystemoperateswell,makingthedatavisibleTomeetthedesignrequirementsofthesubject.Keywords:Dataacquisitionsystem;STM32F407ZET6;IICprotocol;serialportprotocol;visualization目錄104021緒論 1239131.1課題選擇背景和意義 1305421.2研究現(xiàn)狀 1208341.2.1國外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)狀 267951.2.2國內(nèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)狀 232831.2.3發(fā)展動態(tài) 343211.3本課題主要內(nèi)容 4264842系統(tǒng)總體設(shè)計方案及各模塊選型 684992.1系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 6190732.2模塊選型 7241032.2.1溫濕度傳感器模塊選型 7314792.2.2速度傳感器模塊選型 8189242.2.3電流、電壓傳感器模塊選型 899322.2.4顯示模塊選型 9176962.2.5警報模塊選型 10216913系統(tǒng)硬件連接設(shè)計 1125223.1STM32F407XX芯片簡介 1150183.2溫濕度傳感器模塊 11154083.3速度傳感器模塊 12280003.4電流、電壓傳感器模塊 1291283.5數(shù)據(jù)顯示模塊 138263.6其他警報模塊 14321174系統(tǒng)軟件設(shè)計 1590564.1系統(tǒng)開發(fā)軟件介紹 1554974.2系統(tǒng)程序設(shè)計 16283034.2.1溫濕度傳感器模塊程序設(shè)計 1611124.2.2速度傳感器模塊程序設(shè)計 1746884.2.3電流、電壓傳感器模塊程序設(shè) 1889944.2.4數(shù)據(jù)顯示模塊程序設(shè)計 1816494.2.5其他警報模塊程序設(shè)計 1924025系統(tǒng)測試 20285146總結(jié) 2220630參考文獻(xiàn) 235200致謝 2428754附頁 253887附頁1 2524737附頁2 30PAGE131緒論1.1課題選擇背景和意義隨著科學(xué)技術(shù)的不斷完善，各行各業(yè)都逐漸走向完善化，傳統(tǒng)的純機械以及不能滿足人們的需求，慢慢地走走向了自動化的舞臺，一套完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也日益受到各行各業(yè)的重視，但是盡管如此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仍然存在較多的不足，未來的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也會朝更迷你化的趨勢發(fā)展。目前，無論是工業(yè)上還是農(nóng)業(yè)上，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用都是越來越多的，可見數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對社會發(fā)展的影響不容小覷，而其市場地位以及其市場價值也是可想而知。而且，由于科技的迅速發(fā)展，隨之而來的是人們代步工具的改變，就目前而言，汽車仍然是人們出行的主要代步工具，自行車慢慢淡出主流的舞臺，但是，由于長時間的乘坐汽車，外加上現(xiàn)在大多的上班族都是日夜沉迷工作，導(dǎo)致現(xiàn)在的年輕上班族很少時間甚至是沒有時間進(jìn)行體育運動，所謂生命在于運動，而長時間不參加體育運動，對身體的健康度有著很大的影響。如果人們采用自行車車的出行方式，由于騎自行車車本身也是一種運動，將會對那些群體的健康無疑是較大的保障，但由于傳統(tǒng)的自行車大多都是純機械（有結(jié)合電子的，但其價格高），騎行樂趣低對年輕群體沒有吸引力，本次設(shè)計將由STM32為主控模塊的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與傳統(tǒng)的自行車結(jié)合在一起，由于STM32市場價格不高，所以在低成本的同時，大大地提高了自行車的騎行樂趣，對目前追求新事物的年輕群體來說無疑是巨大的吸引，同時為那些群體的健康提供了一定的保障。1.2研究現(xiàn)狀數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)通過記錄、識別和與主機程序設(shè)計相協(xié)調(diào)，采集機械設(shè)備中安裝的各種傳感器檢測到的信號以及機械設(shè)備的各種電信號，作為數(shù)據(jù)采集的輸入。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅提供實時數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)場記錄和數(shù)據(jù)分析，而且還提供了用于離線分析設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的重要功能[1]。當(dāng)前，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)已應(yīng)用于許多領(lǐng)域，例如機械設(shè)備的定期設(shè)備狀態(tài)檢測。將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和我們的計算機與機器監(jiān)視系統(tǒng)結(jié)合在一起，為計算機提供了診斷機器狀況以及檢測機器的運作狀態(tài)的有效方法。1.2.1國外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)狀當(dāng)前，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正在以越來越智能的方式開發(fā)，并且模塊化的特點變得越來越明顯。在海外市場，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展已初見規(guī)模，在海外市場上已經(jīng)使用了三種類型的數(shù)據(jù)，對于各種不同型號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集的基本功能相同。簡單比較三種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能：第一個代表是England的IMP3595。該系統(tǒng)運行在工業(yè)環(huán)境以及其他的惡劣條件下，采用多輸入通道ADC對溫度、壓力、流量、電流等慢變化模擬信號量轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號量后進(jìn)行輸出，以及對以上兩實時的檢測，對檢測到的非法量告警，進(jìn)而實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的采集檢測和控制。該套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要特點是抗干擾能力強，能夠在惡略的條件下穩(wěn)定的采集檢測數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量精度、采集數(shù)據(jù)可靠性都較高，且功耗低，安裝簡便。第二個代表仍然是來自England，England的DATASCAN7000系列，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集原理以及功能上面都與IMP3595比較相似，但較于IMP3595，DATASCAN7000系列對數(shù)據(jù)的采集范圍更廣且采集數(shù)據(jù)的精度也更高，以及DATASCAN7000系列附加了網(wǎng)絡(luò)功能，使得其系統(tǒng)更加強大。第三的代表是西盟電子國際有限公司的ALPHA900系列，該系列中的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)在功能上與本文所述的健身自行車數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)相似。其經(jīng)濟(jì)實用的智能監(jiān)控方法，使得在工業(yè)行業(yè)中廣泛用于過程監(jiān)視，狀態(tài)監(jiān)視或處理。而且該系統(tǒng)與各獨立模塊的通訊采用RS485的方式，并通過RS485對各獨立模塊采集到的溫度，壓力，電阻，應(yīng)變系數(shù)，數(shù)字事件和頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，從而實現(xiàn)各個模塊間的信息交互。1.2.2國內(nèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)狀為了發(fā)展數(shù)據(jù)采集技術(shù)，我國從1980年代開始，到1990年代初，國內(nèi)的一些儀表儀器制造工廠已經(jīng)成功開發(fā)了各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中有SP201和SC247，此兩種為單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有較快的數(shù)據(jù)采集速度胡特點；雙通道胡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)代表的有EG3300和YE5938，但是該類型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用較多的硬件以及較高的成本。同時較小的有902和921數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。最具代表性的是SMC.9012型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它可以成功收集靜態(tài)信號，且專門配備了兩個主要軟件包，包括設(shè)備維護(hù)軟件包和基本頻譜分析軟件包，因此可將此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用于機械設(shè)備中，以在正常條件下完成監(jiān)視和故障診斷任務(wù)。實現(xiàn)對設(shè)備使用情況的分析，維護(hù)和管理。目前，此類系統(tǒng)的性能在我國處于較高水平。然而，我國目前的數(shù)據(jù)采集技術(shù)與國外數(shù)據(jù)收集技術(shù)發(fā)展的初始水平基本相同。目前國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有如下幾方面的差異：（1）傳感器存在的差異：由于發(fā)展的時間比較晚，所以傳感器技術(shù)方面比起國外仍有較大的差距，包括傳感器的采樣周期，采樣范圍以及傳感器的精度等都有一定的差異。（2）存儲器存在的都差異：國內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的存儲器容量都相對比較小，數(shù)據(jù)的處理運算能力也不高，從而導(dǎo)致了國內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能低下，對復(fù)雜數(shù)據(jù)處理需要的時間較長，滿足不了一些對速度要求較高的場景。（3）軟件方面存在的差異：軟件方面國內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在一大段的時間內(nèi)都無大的改進(jìn)，需要改進(jìn)系統(tǒng)的人機交互界面，使用戶的體驗感提高。改進(jìn)當(dāng)前的數(shù)據(jù)收集技術(shù)是我們在幾個重要方向上發(fā)展的緊迫問題，例如提高數(shù)據(jù)收集準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)收集速度和改進(jìn)系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用，因此在運動控制或快速生產(chǎn)過程（例如石油化工過程）和醫(yī)療設(shè)備中對高速數(shù)據(jù)收集的需求日益增長。與人類生命安全相關(guān)的諸如CT和核磁共振的治療儀器對系統(tǒng)采集的準(zhǔn)確性，清晰度和準(zhǔn)確性有很高的要求，并且數(shù)據(jù)收集還被實現(xiàn)為爆炸檢查和變電站等自動化領(lǐng)域的系統(tǒng)。在這些行業(yè)中，對高速數(shù)據(jù)收集的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實際可達(dá)到的水平，因此高性能數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)仍具有很大的發(fā)展空間，對數(shù)據(jù)收集的研究也是前途光明的一項科學(xué)技術(shù)。1.2.3發(fā)展動態(tài)在1950年代，全世界對數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的研究都主要集中在測試上，美國率先研究的一種測試系統(tǒng)主要用于軍事領(lǐng)域，目的是完成數(shù)據(jù)收集和測試操作。而且，該測試系統(tǒng)的優(yōu)勢在于它可以由非專業(yè)人士操作，并且極大地提高了靈活性。另外，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在執(zhí)行測試任務(wù)時不依賴于相關(guān)測試文件。通過對測試設(shè)備進(jìn)行高速自動控制來完成，因此被廣泛使用。到1960年，許多成型數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)產(chǎn)品開始向國際平臺轉(zhuǎn)移，在此期間，對該收集技術(shù)的研究主要應(yīng)用于專有領(lǐng)域，市場覆蓋面非常有限，并且大多數(shù)設(shè)備和系統(tǒng)都具有單一功能，更高的特異性。隨著1970年代中后期計算機應(yīng)用程序的擴展，基于計算機的嵌入式技術(shù)開始普及，微型計算機逐漸成為電子市場的主導(dǎo)力量。此時計算機集成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)開始進(jìn)入歷史舞臺，這種類型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有操作簡單，性能優(yōu)良的特點，目前的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開始逐漸消除各個領(lǐng)域?qū)Ｓ镁€路的特點。在1980年代中期，計算機被廣泛用于微電子學(xué)和自動化技術(shù)研究中，從而促進(jìn)了數(shù)據(jù)收集技術(shù)的研究，使得數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展較快。在此期間，一些依賴計算機的監(jiān)視系統(tǒng)開始發(fā)展。此時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是為實現(xiàn)多功能而開發(fā)的，總體上消除了以前接口單一胡缺點，使得兼容性增強，并且大大提高了自動測試系統(tǒng)的多功能性。當(dāng)前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展主要來自兩個方面，兩個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的差異主要體現(xiàn)在接口總線的差異上，中間的代表之一是國際標(biāo)準(zhǔn)的ICE626（GPIB）總線系統(tǒng)。這種類型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由儀表和采集器，通用接口總線和計算機組成，主要用于實驗室以及工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的特定應(yīng)用。不同類型的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)與第一類型的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的不同之處在于它們由計算機控制，并且由數(shù)據(jù)收集設(shè)備收集的數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)接口總線傳輸?shù)接嬎銠C。接口系統(tǒng)類型通常采用構(gòu)建塊結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的接口卡安裝在專用機箱中。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)相比，上述兩個數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)收集技術(shù)上實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，并且系統(tǒng)的多樣性達(dá)到了一定水平。這可以通過在專用機箱上添加數(shù)據(jù)采集卡來完成，硬件配置也可以通過添加或刪除模塊或程序來成為新系統(tǒng)。當(dāng)然，如果僅更改收集到的輸入信號，只需將新的輸入信號電纜連接到系統(tǒng)，這是簡單方便的。主要用于工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通常稱為STD總線系統(tǒng)。從1990年代到21世紀(jì)，數(shù)據(jù)收集技術(shù)得到了飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，特別是在軍事，航空電子，航空航天技術(shù)，工業(yè)等領(lǐng)域，數(shù)據(jù)收集技術(shù)已應(yīng)用于國際發(fā)達(dá)國家。另外，由于集成電路制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，諸如集成電路和單芯片計算機之類的集成電路主要用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且由于其高可靠性，準(zhǔn)確性和高性能而被廣泛使用，這種新型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機為基本處理單元，產(chǎn)品精度達(dá)到16位，數(shù)據(jù)采集速度也大大提高。這個時期的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在實際功能和性能方面趨于完美，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，模塊化結(jié)構(gòu)的管理和開發(fā)空間也大幅度增強。通過更改模塊的結(jié)構(gòu)或調(diào)整程序以更改參數(shù)，可以形成新功能。此時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。國內(nèi)外研究中獲得的技能是可持續(xù)研究的專門技能，需要緊急研究。1.3本課題主要內(nèi)容本系統(tǒng)任務(wù)主要實現(xiàn)對健身自行車的數(shù)據(jù)以及周圍環(huán)境的溫濕度的采集，其中采集的目標(biāo)數(shù)據(jù)有，該健身自行車產(chǎn)生的電流電壓，該自行車的速度等，對采集到的數(shù)據(jù)通過IIC協(xié)議傳輸?shù)絆LED屏幕上顯示。 課題通過以下幾個方面來進(jìn)行描述： 第一、關(guān)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的簡要介紹，以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀的簡述，課題的研究背景，意義，發(fā)展前景以及論文的主要內(nèi)容。 第二、系統(tǒng)總體設(shè)計方案及各個模塊的選型介紹，即是介紹了系統(tǒng)的大體框架和相應(yīng)模塊的選型，包括有溫濕度傳感器模塊，速度傳感器模塊，電流電壓傳感器模塊以及顯示模塊等。 第三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計，包括有溫濕度傳感器模塊，速度傳感器模塊，電流電壓傳感器模塊以及顯示模塊等。 第四、系統(tǒng)軟件設(shè)計，其中包括有數(shù)據(jù)采集單元軟件實現(xiàn)以及各個模塊之間的數(shù)據(jù)通訊單元的軟件實現(xiàn)。 第五、系統(tǒng)測試，關(guān)于整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的檢測，各個模塊的檢測，以及可靠性檢測。2系統(tǒng)總體設(shè)計方案及各模塊選型2.1系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 本系統(tǒng)所設(shè)計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，主要是應(yīng)用于采集健身自行車的基本數(shù)據(jù)，使得健身自行車的運行狀態(tài)變得更加可視化，系統(tǒng)的運行模式為：以STM32作為主要控制芯片，對各個模塊采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后顯示到顯示模塊上，對采集到的電流模擬信號以及通過ADC單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后發(fā)送到顯示模塊顯示，系統(tǒng)在空閑時將實時地顯示時間以及周圍環(huán)境的溫濕度的變化，當(dāng)檢測到周圍的溫濕度不在正常的范圍內(nèi)時，此時告知警報模塊做出警報；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)自行車轉(zhuǎn)速不為空時，系統(tǒng)將切換到采集自行車數(shù)據(jù)的模式中，該模式下仍然會有實時時間的顯示以及溫濕度的檢測，增加新開啟的時鐘以對采集到的自行車車速以及電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行計算后得到實時的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示模塊顯示，總體的系統(tǒng)框圖如下（圖2.1）所示。圖2.1總體系統(tǒng)框圖2.2模塊選型2.2.1溫濕度傳感器模塊選型溫度和濕度是基本的物理量，在實際的環(huán)境中基本都涉及溫濕度，所以溫濕度傳感器也是早早地被開發(fā)出來了，而且被眾多的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用，比如變電站環(huán)境的檢測以及汽車等等的領(lǐng)域，可見各行各業(yè)對環(huán)境溫室度的重視。由于本次設(shè)計是用于健身自行車數(shù)據(jù)采集，過高或過低的溫度以及濕度都極大程度地對使用者造成影響，故對周圍環(huán)境的檢測以及對超出范圍的溫濕度告警是相當(dāng)有必要的。由于溫濕度傳感器技術(shù)發(fā)展的比較早，故技術(shù)方面比較成熟，隨之而來的是溫濕度的種類多種多樣。故選擇上也應(yīng)因具體的設(shè)計而異，選擇合適的即可，不可盲目追求高精度及高范圍，應(yīng)選擇合理的性價比高的。選用時應(yīng)注意參考一下幾項：合適的測量范圍對于一種測量儀器而言，測量范圍是選型中不可忽視的選項之一，由于本次主要測量的是周圍環(huán)境的溫濕度，故在測量范圍上只需在當(dāng)?shù)氐淖罡邷貪穸纫约白畹蜏貪穸戎g即可，即是包含當(dāng)?shù)販貪穸鹊臉O限值即可。合適的測量精度同樣地，測量精度也是選擇一款測量儀器必須考慮的條件之一，對于需要大量量產(chǎn)的產(chǎn)品來說更是需要謹(jǐn)慎選擇，因為精度越高，往往價格也就越高，所以應(yīng)該合理地選擇滿足要求的測量范圍即可，在可以完成工作需要的前提下盡量降低成本。本次設(shè)計主要是顯示溫濕度告知用戶，故在精度上只需保持在整數(shù)部分即可，對于小數(shù)部分的課忽略，結(jié)合的實際情況，精度上選擇保留到整數(shù)。合適的采樣周期采樣周期也是決定一款測量儀器價格高低的一個重要因素，應(yīng)選擇合理的即可。由于本次測量的是周圍環(huán)境溫濕度，眾所周知，我們生活的環(huán)境一般情況下不會再短時間（幾十秒之內(nèi)）出現(xiàn)驟變，故本次對采樣周期的要求不高，市面上的同功能傳感器均能滿足要求。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器（如圖2.2所示）是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，抗干擾能力強，價格親民，性價比高，具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。其濕度精度+-5%RH，溫度精度+-2℃，量程濕度20-90%RH，溫度0~50℃[2]，基本滿足本次設(shè)計的要求，故本次選擇DHT11溫濕度傳感器作為測量溫濕度的模塊。圖2.2DHT11模塊2.2.2速度傳感器模塊選型目前市面上的速度傳感器按原理分主要有電磁測速和光電測速兩種，其中電磁的代表是霍爾傳感器，光電的代表是光電解碼器。兩種相比較而言，霍爾傳感器體積上面更小巧，且重量輕抗振動能力強，易于安裝，故霍爾傳感器也被廣泛應(yīng)用于各個方面。由于本次設(shè)計的都系統(tǒng)應(yīng)用于健身自行車上，故選擇速度傳感器時在體積上不能太大，據(jù)分析，霍爾傳感器非常符合本次設(shè)計的要求，故這次選擇霍爾傳感器作為速度傳感器模塊（如圖2.3所示）。圖2.3霍爾傳感器模塊2.2.3電流、電壓傳感器模塊選型在工業(yè)、汽車、商業(yè)等通訊系統(tǒng)中，為了確保設(shè)備的安全和使用設(shè)備人員的安全，往往需要對某些關(guān)鍵的器件或是設(shè)備進(jìn)行電流電壓檢測。由于本次的系統(tǒng)是應(yīng)用在健身自行車上，且該健身自行車有一個特點是能夠發(fā)電，故選用一款較為合適的電流電壓采集器至關(guān)重要。傳統(tǒng)的電流電壓檢測方法存在許多的不足，例如測量精度低、反應(yīng)時間長等問題，而且體積，重量重且容易受干擾等，典型的代表就是電流互感器。本次需要選擇一種體積小、重量輕且抗干擾能力強的電流電壓傳感器，而且要求價格便宜；ACS712是一種新型的線性電流傳感器，是由Allegro公司研發(fā)推出的一款具有低噪音、高靈敏度的傳感器。該傳感器體積小，使用方便而且價格比較合適；符合本次設(shè)計的要求，故本次的目標(biāo)傳感器確定為：ACS712，如圖2.4所示。圖2.4ACS712傳感器模塊2.2.4顯示模塊選型目前嵌入式設(shè)備中，顯示模塊只要有LED燈顯示，LCD屏幕顯示以及OLED顯示，其中LED燈顯示主要應(yīng)用于簡單的數(shù)字或簡單的字符顯示，而由于LCD屏幕比較大，所以LCD屏幕可以顯示比較復(fù)雜的圖形界面，而且LCD屏幕色彩顯示比較豐富，故LCD屏幕在手機等電子設(shè)備上應(yīng)用比較廣泛。OLED屏幕目前也是非常流行，從顯示效果上面來說OLED屏幕優(yōu)于LED和LCD屏幕，而且OLED屏幕更加節(jié)能，所以價格上來說OLED屏幕相對前兩者來說都略微顯得高。但是由于本次設(shè)計的系統(tǒng)顯示的多數(shù)是文本類的信息，類似于電腦的終端，所以對顯示屏幕的大小要求不高，基于前面三種顯示方式來說，此處選用OLED更為恰當(dāng)。本文選擇的OLED屏幕如圖2.5所示。圖2.5OLED屏幕模塊2.2.5警報模塊選型 目前在各個領(lǐng)域中，使用的警報裝置較多是從三方面出發(fā)，一方面是從視覺效果上傳遞危險信號，一方面是從聽覺效果上傳遞危險信號，第三方面是通過人的嗅覺傳遞危險信號，常見的做法是當(dāng)出現(xiàn)危險情況時，視覺上使用較為顯眼的設(shè)備來提高人的警惕性，聽覺上則采用帶有危險信號的聲音來提高人的警惕性而嗅覺上則采用刺激性氣味的傳播來提高人的警惕性。從嗅覺上發(fā)出警報的一般是工作與某些危險性的氣體，防止危險性氣體無聲無息的傳播導(dǎo)致給人造成傷害，故在危險性氣體中加入以下刺激性氣味的物質(zhì)，使得危險性氣體帶有刺激性氣味從而通知人們危險的來臨，比如說家用煤氣。本次的設(shè)計并未涉及到危險性氣體，故此方面可以忽略。而從視覺上和聽覺上發(fā)出警報，是目前絕大多數(shù)設(shè)備采用的一種方式，或是只從聽覺上發(fā)出警報性的聲音，或是在聽覺上在加上視覺上來發(fā)出警報性的聲音以及結(jié)合帶有警報信號燈從而直觀上提高警報的優(yōu)先級。比如地震來臨時會發(fā)出特殊的聲音通知人們，救護(hù)車在執(zhí)行任務(wù)的時候會使用閃燈加上特殊的聲音來發(fā)出警報。本次設(shè)計的報警系統(tǒng)主要是針對室內(nèi)的溫濕度發(fā)出警報，故本次選擇從視覺上結(jié)合聽覺上來對非法的溫濕度發(fā)出警報。主要采用的電子元件有LED燈和蜂鳴器，當(dāng)出現(xiàn)非法情況時，通過LED燈高頻率閃爍加上蜂鳴器持續(xù)高響來傳播危險信號，如圖2.6所示為LED燈，圖2.7蜂鳴器。圖2.6LED燈圖2.7蜂鳴器模塊3系統(tǒng)硬件連接設(shè)計3.1STM32F407XX芯片簡介STM32系列芯片目前被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，包括汽車行業(yè)，變電站等等，STM32系列是由ST公司開發(fā)的一種性能高，功耗低，價格合理的微控制器。STM32的ART技術(shù)使得其芯片程序執(zhí)行效率大大提高，相對于傳統(tǒng)的51單片機，STM32可以說是一個質(zhì)的提高，其高速的運算能力以及豐富的外設(shè)都是51單片機不可比擬的。STM32F4具有豐富的定時器以及多大一百多個引腳，比起STM32F1多了兩個32位的定時器，使得STM32F4擁有更加持久更加精確的定時，更多的引腳使得STM32F4有了更強的可拓展性。并且擁有多重AHB總線矩陣和多通道DMA：支持程序執(zhí)行和數(shù)據(jù)傳輸并行處理[3]，數(shù)據(jù)傳輸速率非?？欤捎谶@些優(yōu)點，STM32目前在嵌入式市場也是非常流行，如圖3.1為STM32F407ZGT6。圖3.1STM32F407ZGT6芯片3.2溫濕度傳感器模塊 如圖3.2所示，DHT11模塊有3個引腳，其中一個引腳用于接VCC（5伏電壓），一個引腳用于接GND，剩下的那個引腳是DATA引腳，也就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊_，本次將DHT11的DATA引腳接與STM32的PG9引腳，也就是可以通過讀取PG9引腳的值來獲取DHT11獲取到的數(shù)據(jù)，硬件連接如圖3.2所示。圖3.2DHT11硬件連接3.3速度傳感器模塊霍爾傳感器模塊有VCC、GND、D0以及A0共四個引腳，本次使用到VCC、GND和D0三個引腳，其中VCC和GND分別與5伏電壓和地連接，D0引腳與STM32的IO口相連，需要說明的是，D0默認(rèn)是高電平，但磁鐵的特定一面（磁鐵另一面無用）去靠近霍爾傳感器模塊時，D0會被拉低[4]，可根據(jù)此特性來計算出自行車的車速，設(shè)自行車被騎行的時間為t，D0被拉低n次，自行車的輪半徑為r，則可計算出自行車的速度v為：V=2πr*n/t霍爾傳感器硬件連接如圖3.3所示（本次D0所接的引腳為PA8）。圖3.3霍爾傳感器硬件連接圖3.4電流、電壓傳感器模塊ACS712的引腳有8個，其中有四個腳用于接收待測電流的輸入端，為了防止超范圍的電流值對控制芯片的影響，這四個引腳均內(nèi)置保險，詳細(xì)引腳分布如圖3.4所示。圖3.4ACS712引腳圖各引腳的功能描述見表3.1所示。表3.1ACS712引腳描述引腳名稱功能描述1P+被測電流輸入或輸出2P+被測電流輸入或輸出3P-被測電流輸入或輸出4P-被測電流輸入或輸出5GND共地線6FILTER外接電容7VIOUT模擬電壓輸出8VCC電源電壓根據(jù)引腳的功能描述說明，只需將VIOUT引腳接入到控制芯片的具有ADC功能的引腳即可。3.5數(shù)據(jù)顯示模塊本次設(shè)計使用的是0.96寸的OLED屏幕，該屏有黃藍(lán)，白，白藍(lán)三種顏色可選，分辨率為128*64，以及提供了多種接口方式，其中包括6800、8080兩種并行接口方式、3線或4線的串行SPI接口方式、IIC接口方式，本次選擇IIC的接口方式，下面針對IIC接口方式對相關(guān)的引腳必要的說明[5]。1.GND電源地；2.VCC電源正（3～5.5V）；3.SCLOLED的D0腳，在IIC通信中為時鐘管腳；4.SDAOLED的D1腳，在IIC通信中為數(shù)據(jù)管腳；OLED模塊原理圖如圖3.5所示。圖3.5OLED模塊原理圖3.6其他警報模塊基于第二章的選型，又根據(jù)LED燈和蜂鳴器的特點，由于LED燈和蜂鳴器直接給對應(yīng)的連接引腳即可實現(xiàn)度其控制，故選用引腳時可選用功能較為簡單的引腳，結(jié)合本次的控制片，本次將兩個LED燈分別連接到PF9，PF10引腳，蜂鳴器連接到PF8引腳，硬件連接圖3.6所示。圖3.6警報模塊硬件連接4系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)開發(fā)軟件介紹由于基本控制器基于STM32F4ARM內(nèi)核，因此許多基于ARM的嵌入式開發(fā)環(huán)境都可以應(yīng)用于軟件程序開發(fā)。常見的ARM開發(fā)工具是MDK和IAREvaram。本次選擇MDK作為系統(tǒng)開發(fā)工具。這是ARM在2007年發(fā)布的嵌入式開發(fā)工具。此環(huán)境將LTV的優(yōu)勢與ARMRealView編譯器工具RVCT3.1的優(yōu)勢結(jié)合在一起。ARM嵌入式開發(fā)的主要工具M(jìn)DK是為數(shù)不多的完全支持皮質(zhì)的工具之一。它是使用STM32F40X系列處理器和外圍接口，以獲取完整的數(shù)據(jù)手冊[6]。圖4.1顯示了下面的開發(fā)環(huán)境。 圖4.1KeilMDK開發(fā)環(huán)境4.2系統(tǒng)程序設(shè)計4.2.1溫濕度傳感器模塊程序設(shè)計DHT11溫濕度傳感器模塊與主制芯片采用的是單總線協(xié)議通訊方式，即是，主控芯片發(fā)送一次復(fù)位信號請求DHT11傳輸數(shù)據(jù)，DHT11接受到主機復(fù)位信號后從低功率模式轉(zhuǎn)換到高速模式，當(dāng)主控芯片復(fù)位信號結(jié)束后，DHT11立即向主控芯片發(fā)送響應(yīng)信號，同時將總線電平拉高，準(zhǔn)備開始數(shù)據(jù)傳輸。DHT11傳輸數(shù)據(jù)有規(guī)定的協(xié)議，一次完整的傳輸包括40bit也就是5個字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中8bit濕度整數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)以及8bit的數(shù)據(jù)校驗數(shù)據(jù)，校驗位的數(shù)據(jù)如果為前4個字節(jié)數(shù)據(jù)相加[7]，則表示數(shù)據(jù)傳輸正確，否則則表示數(shù)據(jù)傳輸異常，數(shù)據(jù)傳輸正常且主控芯片無再次發(fā)送復(fù)位信號請求數(shù)據(jù)時，DHT11將自動切換回低功率模式，當(dāng)出現(xiàn)異常時主控芯片應(yīng)再次發(fā)送復(fù)位信號請求DHT11傳輸數(shù)據(jù)，連續(xù)5次接受到異常數(shù)據(jù)時，主控芯片將視DHT11模塊異常，短時間內(nèi)不再向DHT11發(fā)送數(shù)據(jù)請求。DHT在傳輸數(shù)據(jù)時，有嚴(yán)格的實習(xí)要求，在操作時序上，應(yīng)嚴(yán)格按照時序圖進(jìn)行操作，一般分以下幾個步驟進(jìn)行：1）主控芯片發(fā)送復(fù)位信號（時序圖如圖4.2所示）首先，主控芯片主動拉低總線電平（至少保持18ms），然后拉高總線電平（至少保持20-40us），此時主控芯片已完成復(fù)位信號的發(fā)送。2）主控芯片發(fā)送完成復(fù)位信號后，DHT11發(fā)送應(yīng)答信號（時序圖如圖4.2所示）當(dāng)DHT11監(jiān)聽到主控芯片的復(fù)位信號時，立即切換到高速運作模式，同時向主控芯片發(fā)送響應(yīng)信號，此時DHT11將總線電平拉低80us（由于誤差無可避免，實際開發(fā)中很難保證電平拉低的時間為80us，所以允許時間波動，當(dāng)?shù)碗娖綍r間為20-100us時，即可視為DHT11響應(yīng)成功），告訴主控芯片數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成，隨之DHT11拉高總線電平80us（在主控芯片接受到響應(yīng)信號時，立即會監(jiān)聽總線，當(dāng)監(jiān)聽到總線電平有80us的高電平時，即認(rèn)為DHT11已做好數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)備），做好開始傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。圖4.2DHT11起始及相應(yīng)時序信號圖3）數(shù)據(jù)傳輸（時序圖如圖4.3所示）DHT11在拉高總線電平80us后，即開始數(shù)據(jù)傳輸。如圖4.3所示，每兩bit數(shù)據(jù)之間總線都有50us的間隙，也就是說在完成傳輸1bit數(shù)據(jù)時，DHT11會將總線拉低50us，而后開始下一bit數(shù)據(jù)的傳輸，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容則有總線高電平持續(xù)時間來確定，當(dāng)DHT11拉高總線電平時間在26-28us時，表示數(shù)據(jù)“0”；當(dāng)DHT11拉高總線電平時間在70us時，表示數(shù)據(jù)“1”。圖4.3DHT11數(shù)據(jù)傳輸時序信號圖具體的代碼實現(xiàn)見附頁。4.2.2速度傳感器模塊程序設(shè)計根據(jù)霍爾傳感器的硬件特性（詳細(xì)介紹見【3.3速度傳感器模塊】）結(jié)合控制芯片，由于STM32F407xx具有通用定時器（TIMx）功能，微控制器與霍爾傳感器接口非常簡單。事實上，當(dāng)特點的磁鐵靠近霍爾傳感器時，霍爾傳感器的D0引腳由高電平跳變到低電平此時只需要使用定時器的輸入捕獲功能，捕獲到霍爾傳感器電平變化的一個周期，即刻得到車輪旋轉(zhuǎn)一圈所需要的時間，根據(jù)獲取到的時間以及車輪半徑即刻很簡單地計算出車輪的轉(zhuǎn)速。圖4.4霍爾傳感器電平變化如圖4.4所示，霍爾傳感器空閑時為高電平狀態(tài)，當(dāng)信號來臨時由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，此時我們只需設(shè)置定時器的輸入捕獲功能從捕獲到一個從高電平跳變到低電平開始計時，到捕獲到第二個從高電平跳變到低電平結(jié)束定時，即可捕獲到一個電平變化周期的時間T。（此時速度V根據(jù)【3.3速度傳感器模塊】描述方法計算出）。具體的代碼實現(xiàn)見附頁。4.2.3電流、電壓傳感器模塊程序設(shè)本次選用的對應(yīng)模塊是ACS712模塊，該模塊輸出的是模擬量，此時應(yīng)對采集到的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成可視化的數(shù)字量，本次使用的控制芯片STM32F407ZGT6具有ADC功能，只需將采集到的模擬量經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換器即可完成模數(shù)的轉(zhuǎn)換。4.2.4數(shù)據(jù)顯示模塊程序設(shè)計本文中顯示模塊選擇的是OLED，OLED屏提供了多種的借口方式，其中并行的有6800、8080兩種，提供三線或四線的SPI接口以及IIC接口，本次選擇的是IIC接口。首先介紹一下IIC協(xié)議，IIC是一種同步通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸依靠SCL時鐘線和SDA數(shù)據(jù)線兩根線傳輸，每次傳輸8bit的數(shù)據(jù)[8]。圖4.5IIC總線協(xié)議圖時鐘線的作用是用于時間的同步，數(shù)據(jù)線顧名思義即是用于數(shù)據(jù)的傳輸，如圖4.5所示，在空閑狀態(tài)時，SDA線與SCL線都處于高電平狀態(tài)，當(dāng)SCL線處于高電平，主機控制SDA線由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r，此時將作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始信號；當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時，相似地，SDA在SCL的高電平期間由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑藭r結(jié)束兩器件之間的通訊[9]。在傳輸數(shù)據(jù)時，從機在SCL線為高電平的時候檢測SDA線，此期間主機必須保持SCL線為高電平，直到從機讀取到數(shù)據(jù)，主機才能拉低時鐘線準(zhǔn)備下次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的內(nèi)容由SDA線的電平?jīng)Q定，高電平為“1”，低電平為“0”。}應(yīng)答信號（ACK）：從機在接收到8bit的數(shù)據(jù)后，會在第九個時間周期拉低SDA的電平，向主機發(fā)送應(yīng)答信號，告訴主機已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)。此時等到應(yīng)答的主機在接收到從機的應(yīng)答后，將會根據(jù)實際的需要來確定是否繼續(xù)向從機發(fā)送數(shù)據(jù)。若從機不應(yīng)答或是主機接收不到從機的應(yīng)答，主機將會認(rèn)為從機出現(xiàn)故障，結(jié)束與從機的數(shù)據(jù)交互。本設(shè)計中，只需將采集到的數(shù)據(jù)實時地寫到OLED屏幕即可，代碼見附頁。4.2.5其他警報模塊程序設(shè)計對于警報模塊，設(shè)置一個安全范圍，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超過安全范圍的時候，及拉低或拉高LED與蜂鳴器對應(yīng)的引腳發(fā)出報警。代碼實現(xiàn)見附頁。5系統(tǒng)測試通常，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要對系統(tǒng)做一定的測試，本次的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也不例外，對于一個系統(tǒng)而言常見的測試項目有性能測試、穩(wěn)定性測試，其中性能包括軟件性能和硬件性能，軟件性能只要針對軟件的基本功能是否能正常運行，硬件性能只要針對硬件在一定的壓力條件下是否能正常運行，對硬件的測試方法主要是高溫測試；穩(wěn)定性測試只要是測試系統(tǒng)在長時間運行時能否保持正常狀態(tài)；由于本系統(tǒng)選用的硬件目前來說都是比較成熟的技術(shù)，故本次不對硬件進(jìn)行高溫測試，本次主要針對軟件進(jìn)行測試。根據(jù)本系統(tǒng)的功能，制定以下測試表格對系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性等做全面的測試，見表5.1。表5.1系統(tǒng)測試表序號測試項目操作方法預(yù)期結(jié)果是否符合預(yù)期結(jié)果備注1DHT11模塊1.用手觸碰DHT11模塊1.DHT11采集到的溫度與濕度持續(xù)變化到一個穩(wěn)定值，該值為人手的溫度與濕度2霍爾傳感器模塊1.保持電機恒速轉(zhuǎn)動

2.使用PMW波控制電機變速轉(zhuǎn)動1.霍爾傳感器采集到的速度無變化或變化幅度較小

2.霍爾傳感器采集到的速度隨PWM波波形變化3電流電壓傳感器模塊1.對電流電壓輸入穩(wěn)定電流、電壓1.電流電壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)無變化或變化幅度較小4報警模塊1.使溫度超出安全范圍

2.使?jié)穸瘸霭踩秶?/p>

3.使溫度和濕度超出安全范圍1.LED等閃爍，蜂鳴器長鳴

2.LED等閃爍，蜂鳴器長鳴

3.LED等閃爍，蜂鳴器長鳴5系統(tǒng)穩(wěn)定性1.持續(xù)8小時運行系統(tǒng)1.系統(tǒng)穩(wěn)定，無出現(xiàn)死機現(xiàn)象根據(jù)表5.1所列出的測試項目，測試結(jié)果如下表5.2所示：表5.2系統(tǒng)測試結(jié)果表序號測試項目操作方法預(yù)期結(jié)果測試次數(shù)/時長是否符合預(yù)期結(jié)果備注1DHT11模塊1.用手觸碰DHT11模塊1.DHT11采集到的溫度與濕度持續(xù)變化到一個穩(wěn)定值，該值為人手的溫度與濕度20是2霍爾傳感器模塊1.保持電機恒速轉(zhuǎn)動

2.使用PMW波控制電機變速轉(zhuǎn)動1.霍爾傳感器采集到的速度無變化或變化幅度較小

2.霍爾傳感器采集到的速度隨PWM波波形變化20是3電流電壓傳感器模塊1.對電流電壓輸入穩(wěn)定電流、電壓1.電流電壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)無變化或變化幅度較小20是4報警模塊1.使溫度超出安全范圍

2.使?jié)穸瘸霭踩秶?/p>

3.使溫度和濕度超出安全范圍1.LED等閃爍，蜂鳴器長鳴

2.LED等閃爍，蜂鳴器長鳴

3.LED等閃爍，蜂鳴器長鳴20是5系統(tǒng)穩(wěn)定性1.持續(xù)8小時運行系統(tǒng)1.系統(tǒng)穩(wěn)定，無出現(xiàn)死機現(xiàn)象10h是測試結(jié)果顯示，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)采集效果良好，達(dá)預(yù)期要求。6總結(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在絕大多數(shù)的領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。無論是國內(nèi)還是國外都在極力地開發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過這段時間的設(shè)計與開發(fā)，總體上完成了一下幾項工作：學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)理論，參考了一些相關(guān)的文獻(xiàn)資料，并且使用了一下現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有一定的了解。學(xué)習(xí)了嵌入式軟件開發(fā)的一些方法和理論。查閱資料并為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用合適的傳感器模塊。設(shè)計開發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中有溫濕度、速度、電流電壓、告警裝置等模塊。對設(shè)計出來的系統(tǒng)進(jìn)行必要的測試。通過此次的實踐，學(xué)到了較多的專業(yè)知識，設(shè)計中也存在許多不足，比如設(shè)計出來的系統(tǒng)功能仍然比較單一，應(yīng)多加利用控制芯片強大的功能，實現(xiàn)更多實用性高的功能。參考文獻(xiàn)[1]劉偉.基于STM32的無人直升機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[D].河北工程大學(xué),2014.[2]劉天飛李志球韋建海鄔磊趙建勝.裝備制造技術(shù)[D].上海:上海通大學(xué)機器人研究所,2015.[3]道客巴巴.激光坦克對戰(zhàn)玩具系統(tǒng)[D].互聯(lián)網(wǎng).[4]張曉曉馬其華何晨曦王悅凡韓惠羽.傳感器與微系統(tǒng)[J].期刊,2019.[5]謝鑫.生理參數(shù)無線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].哈爾濱理工大學(xué),2016,(03):-.[6]周柱.基于STM32的智能小車研究[J].西南交通大學(xué),2011,(04):-.[7]時偉偉.智能可穿戴服裝中的數(shù)據(jù)無線傳輸研究[J].北京服裝學(xué)院,2017,(03):-.[8]ST.STM32F10xxCortex-Mprogrammingmanual[J].ST,April2010.[9]孫猛.基于FPGA的運動目標(biāo)檢測系統(tǒng)[M].北京交通大學(xué),2012,(10):-.致謝首先，感謝指導(dǎo)老師宋長森老師在畢業(yè)設(shè)計期間的監(jiān)督與指導(dǎo)，并且為我論文存在的各式各樣的不足之處提出許多寶貴的意見。每周開一次畢業(yè)論文會議的指導(dǎo)方式確實很有效，宋老師在教學(xué)方面認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度使我受益匪淺，同時也要向老師學(xué)習(xí)。其次，在此實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計期間，感謝同班的戎毓禧同學(xué)和隔壁班的姚育強同學(xué)，他們對我設(shè)計的系統(tǒng)提出了寶貴的意見，并幫助我檢驗系統(tǒng)的方案的可行度，在他們的幫助下，終于也算完成了系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的工作。最后，感謝大學(xué)幾年來給我上課各位老師與學(xué)院的各位工作人員，領(lǐng)我進(jìn)入大學(xué)的帶班主任賴文秀師姐，第一個帶我進(jìn)入車輛工程專業(yè)的老師宋長森老師，第一次帶我學(xué)習(xí)汽車構(gòu)造的吳德旺老師，第一次帶我走進(jìn)單片機世界的鄒浙湘老師等等，大學(xué)期間發(fā)生了太多的第一次，謝謝你們的辛勤勞動，才能使我今天又足夠的能力完成整個項目，在此向他們表示真誠的謝意。附頁附頁1#include"dht11.h"/* DHT11_DQ >PG9*//**功能：DHT11初始化*參數(shù)：無*返回值：無*/voidDHT11_Init(void){ //定義一個結(jié)構(gòu)體變量 GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct; //1、使能GPIOG時鐘 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE); //2、配置以及初始化GPIO GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT; //輸出模式 GPIO_InitStruct.GPIO_OType=GPIO_OType_PP; //推挽 GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP; //上拉 GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_25MHz; //要求不高，但是速率越高，功耗也會越高 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9; GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStruct); //空閑時處于高電平 GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_9);}/**功能：DHT11_DQ設(shè)置為輸出模式*參數(shù)：無*返回值：無*/staticvoidDHT11_DQ_OUT(void){ //定義一個結(jié)構(gòu)體變量 GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct; //1、使能GPIOG時鐘 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE); //2、配置以及初始化GPIO GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT; //輸出模式 GPIO_InitStruct.GPIO_OType=GPIO_OType_PP; //推挽 GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP; //上拉 GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_25MHz; //要求不高，但是速率越高，功耗也會越高 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9; GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStruct);}/**功能：DHT11_DQ設(shè)置為輸入模式*參數(shù)：無*返回值：無*/staticvoidDHT11_DQ_IN(void){ //定義一個結(jié)構(gòu)體變量 GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct; //1、使能GPIOG時鐘 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE); //2、配置以及初始化GPIO GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN; //輸出模式 GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP; //上拉 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9; GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStruct);}/**功能：DHT11讀取一個字節(jié)數(shù)據(jù)*參數(shù)：無*返回值：無*/staticuint8_tDHT11_ReadByte(void) //假設(shè)讀取到00011110{ uint8_ti; uint8_tdata; //xxxxxxxx for(i=0;i<8;i++) //遍歷8次，每一次識別一位數(shù)據(jù) 高位先出 { //不管來的是0還是1，都有50us低電平，我們需要等過去 while(DQ_IN()==0); if(DQ_IN()==1) { delay_us(40); if(DQ_IN()==1) //如果等待40us之后檢測到還是1，只能說明來的就是1 { data|=0x1<<(7-i); //i=3》data=0001xxxx }else{ data&=~(0x1<<(7-i)); //i=0》data=0xxxxxxx //i=1》data=00xxxxxx //i=2》data=000xxxxx } //等待剩余高電平結(jié)束 while(DQ_IN()==1); } } returndata;}/**功能：DHT11讀取溫濕度數(shù)據(jù)*參數(shù)：無*返回值：無*/intDHT11_Readdata(uint8_tData[]){ uint8_tcnt=0; //超時檢測 /**********************第一步：STM32給DHT11發(fā)送起始信號***********************/ DHT11_DQ_OUT(); //DQ引腳設(shè)置為輸出模式 DQ=1; delay_ms(1); DQ=0; delay_ms(20); //至少拉低18ms DQ=1; delay_us(30); //需要拉高20~40us /**********************第二步：DHT11給STM32發(fā)送響應(yīng)信號***********************/ DHT11_DQ_IN(); //DQ引腳設(shè)置為輸入模式 while(0==DQ_IN()) //等待80us低電平結(jié)束 { delay_us(1); cnt++; if(cnt>100) //超時判斷 return-1; } cnt=0; //一定要記得清零！?。。。。。?！ while(1==DQ_IN()) //等待80us高電平結(jié)束 { delay_us(1); cnt++; if(cnt>100) //超時判斷 return-2; } /**********************第三步：DHT11給STM32發(fā)送40位數(shù)據(jù)***********************/ for(cnt=0;cnt<5;cnt++) //40bit數(shù)據(jù)分為5次讀取，每次讀取8bit(一個字節(jié)) { Data[cnt]=DHT11_ReadByte(); } /**********************第四步：檢測讀取的數(shù)據(jù)是否正常***********************/ if(Data[4]==(Data[0]+Data[1]+Data[2]+Data[3])) { return0; }else{ return-3; }}#include"speed_hs.h"http://D0默認(rèn)是高電平，但磁鐵的特定一面（磁鐵另一面無用）去靠近霍爾傳感器模塊時，D0會被拉低/*********************宏定義************************///霍爾傳感器引腳#defineGUA_HALL_SENSOR_PORTGPIOB#defineGUA_HALL_SENSOR_PINGPIO_Pin_10voidGUA_Hall_Sensor_IO_Init(void){ //IO結(jié)構(gòu)體 GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; //時鐘使能 //RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);//使能GPIOA時鐘 //霍爾IO配置GPIO_Mode_OUT GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GUA_HALL_SENSOR_PIN; //GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN; GPIO_Init(GUA_HALL_SENSOR_PORT,&GPIO_InitStructure); }附頁2原文However,memorybarrierinstructionsarenotrequirediftheMPUsetupprocessstartsbyenteringanexceptionhandler,orisfollowedbyanexceptionreturn,becausetheexceptionentryandexceptionreturnmechanismcausememorybarrierbehavior.SoftwaredoesnotneedanymemorybarrierinstructionsduringMPUsetup,becauseitaccessestheMPUthroughthePPB,whichisaStrongly-Orderedmemoryregion.Forexample,ifyouwantallofthememoryaccessbehaviortotakeeffectimmediatelyaftertheprogrammingsequence,useaDSBinstructionandanISBinstruction.ADSBisrequiredafterchangingMPUsettings,suchasattheendofcontextswitch.AnISBisrequiredifthecodethatprogramstheMPUregionorregionsisenteredusingabranchorcall.Iftheprogrammingsequenceisenteredusingareturnfromexception,orbytakinganexception,thenyoudonotrequireanISB.ANSIcannotdirectlyaccesssomeCortex-M3instructions.Thissectiondescribesintrinsicfunctionsthatcangeneratetheseinstructions,providedbytheCMISandthatmightbeprovidedbyaCcompiler.IfaCcompilerdoesnotsupportanappropriateintrinsicfunction,youmighthavetouseaninlineassemblertoaccesssomeinstructions.TheCMSISprovidestheintrinsicfunctionslistedinTable21togenerateinstructionsthatANSIcannotdirectlyaccess.Ifapendinginterruptisenabled,theNVICactivatestheinterruptbasedonitspriority.Ifaninterruptisnotenabled,assertingitsinterruptsignalchangestheinterruptstatetopending,buttheNVICneveractivatestheinterrupt,regardlessofitspriority.Alevel-sensitiveinterruptisheldasserteduntiltheperipheraldeassertstheinterruptsignal.TypicallythishappensbecausetheISRaccessestheperipheral,causingittocleartheinterruptrequest.Apulseinterruptisaninterruptsignalsampledsynchronouslyontherisingedgeoftheprocessorclock.ToensuretheNVICdetectstheinterrupt,theperipheralmustasserttheinterruptsignalforatleastoneclockcycle,duringwhichtheNVICdetectsthepulseandlatchestheinterrupt.WhentheprocessorenterstheISR,itautomaticallyremovesthependingstatefromtheinterrupt,seeHardwareandsoftwarecontrolofinterrupts.Foralevel-sensitiveinterrupt,ifthesignalisnotdeassertedbeforetheprocessorreturnsfromtheISR,theinterruptbecomespendingagain,andtheprocessormustexecuteitsISRagain.Thismeansthattheperipheralcanholdtheinterruptsignalasserteduntilitnolongerneedsservicing.Apendinginterruptremainspendinguntiloneofthefollowing:TheprocessorenterstheISRfortheinterrupt.Thischangesthestateoftheinterruptfrompendingtoactive.Then:–Foralevel-sensitiveinterrupt,whentheprocessorreturnsfromtheISR,theNVICsamplestheinterruptsignal.Ifthesignalisasserted,thestateoftheinterruptchangestopending,whichmightcausetheprocessortoimmediatelyre-entertheISR.Otherwise,thestateoftheinterruptchangestoinactive.–Forapulseinterrupt,theNVICcontinuestomonitortheinterruptsignal,andifthisispulsedthestateoftheinterruptchangestopendingandactive.Inthiscase,whentheprocessorreturnsfromtheISRthestateoftheinterruptchangestopending,whichmightcausetheprocessortoimmediatelyre-entertheISR.IftheinterruptsignalisnotpulsedwhiletheprocessorisintheISR,whentheprocessorreturnsfromtheISRthestateoftheinterruptchangestoinactive.Softwarewritestothecorrespondinginterruptclear-pendingregisterbit.Foralevel-sensitiveinterrupt,iftheinterruptsignalisstillasserted,thestateoftheinterruptdoesnotchange.Otherwise,thestateoftheinterruptchangestoinactive.Forapulseinterrupt,stateoftheinterruptchangesto:–Inactive,ifthestatewaspending–Active,ifthestatewasactiveandpending.AninstructionoperandcanbeanARMregister,aconstant,oranotherinstruction-specificparameter.Instructionsactontheoperandsandoftenstoretheresultinadestinationregister.Whenthereisadestinationregisterintheinstruction,itisusuallyspecifiedbeforetheoperands.譯文：但是，如果MPU設(shè)置過程通過輸入異常處理程序開始或之后返回異常，則不需要內(nèi)存屏障指令，因為異常輸入和異常返回機制會導(dǎo)致內(nèi)存屏障行為。在MPU設(shè)置期間，軟件不需要任何內(nèi)存屏障指令，因為它通過PPB（一個強序內(nèi)存區(qū)域）訪問MPU。例如，如果您希望所有存儲器訪問行為在編程順序后立即生效，請使用DSB指令和ISB指令。更改MPU設(shè)置后（例如在上下文切換結(jié)束時），需要DSB。如果使用分支或調(diào)用輸入了對MPU區(qū)域編程的代碼，則需要ISB。如果使用從異常返回或通過接受異常輸入編程順序，則不需要ISB。ANSI無法直接訪問某些Cortex-M3指令。本節(jié)介紹了可以生成這些指令的內(nèi)部函數(shù)，這些指令由CMIS提供，也可能由C編譯器提供。如果C編譯器不支持適當(dāng)?shù)膬?nèi)部函數(shù)，則可能必須使用內(nèi)聯(lián)匯編器來訪問某些指令。CMSIS提供表21中列出的固有功能，以生成ANSI無法直接訪問的指令。如果啟用了待處理的中斷，則NVIC會根據(jù)其優(yōu)先級激活該中斷。如果未啟用中斷，則斷言其中斷信號會將中斷狀態(tài)更改為掛起，但NVIC不會激活該中斷，無論其優(yōu)先級如何。高電平敏感中斷將保持有效，直到外設(shè)將中斷信號置為無效為止。通常，發(fā)生這種情況是因為ISR訪問外圍設(shè)備，導(dǎo)致它清除了中斷請求。脈沖中斷是在處理器時鐘的上升沿同步采樣的中斷信號。為了確保NVIC檢測到中斷，外設(shè)必須在至少一個時鐘周期內(nèi)聲明中斷信號，在此期間NVIC檢測到脈沖并鎖存中斷。處理器進(jìn)入ISR后，它將自動從中斷中刪除掛起狀態(tài)，請參閱中斷的硬件和軟件控制。對于電平敏感的中斷，如果在處理器從ISR返回之前沒有取消聲明信號，則中斷將再次變?yōu)槲礇Q狀態(tài)，并且處理器必須再次執(zhí)行其ISR。這意味著外設(shè)可以保持?jǐn)嘌缘闹袛嘈盘?，直到不再需要服?wù)為止。待決的中斷將一直待決，直到下列情況之一：處理器輸入中斷的ISR。這會將中斷狀態(tài)從掛起更改為活動。然后：–對于級別敏感的中斷，當(dāng)處理器從ISR返回時，NVIC對中斷信號進(jìn)行采樣。如果該信號有效，則中斷狀態(tài)將變?yōu)閽炱?，這可能導(dǎo)致處理器立即重新輸入ISR。否則，中斷狀態(tài)將變?yōu)榉腔顒訝顟B(tài)。–對于脈沖中斷，NVIC繼續(xù)監(jiān)視中斷信號，如果發(fā)出脈沖，則中斷狀態(tài)將更改為未決和有效。在這種情況下，當(dāng)處理器從ISR返回時，中斷狀態(tài)將變?yōu)閽炱馉顟B(tài)，這可能導(dǎo)致處理器立即重新進(jìn)入ISR。如果在處理器處于ISR時未發(fā)出中斷信號，則當(dāng)處理器從ISR返回時，中斷狀態(tài)將變?yōu)榉腔顒訝顟B(tài)。軟件寫入相應(yīng)的中斷清除掛起寄存器位。對于電平敏感的中斷，如果中斷信號仍然有效，則中斷狀態(tài)不會改變。否則，中斷狀態(tài)將變?yōu)榉腔顒訝顟B(tài)。對于脈沖中斷，中斷狀態(tài)更改為：–非活動狀態(tài)（如果狀態(tài)為待定）–活動，如果狀態(tài)為活動和未決。指令操作數(shù)可以是ARM寄存器，常量或其他特定于指令的參數(shù)。指令作用于操作數(shù)，通常將結(jié)果存儲在目標(biāo)寄存器中。當(dāng)指令中有目標(biāo)寄存器時，通常在操作數(shù)之前指定目標(biāo)寄存器。

HYPERLINK如何給電腦重做系統(tǒng)給電腦重做系統(tǒng)，自己學(xué)學(xué)，可少花錢，哈哈[圖]

一、準(zhǔn)備工作:

如何重裝電腦系統(tǒng)

首先，在啟動電腦的時候按住DELETE鍵進(jìn)入BIOS，選擇AdvancedBIOSFeatures選項，按Enter鍵進(jìn)入設(shè)置程序。選擇FirstBootDevice選項，然后按鍵盤上的PageUp或PageDown鍵將該項設(shè)置為CD-ROM，這樣就可以把系統(tǒng)改為光盤啟動。

其次，退回到主菜單，保存BIOS設(shè)置。（保存方法是按下F10，然后再按Y鍵即可）

1.準(zhǔn)備好WindowsXPProfessional簡體中文版安裝光盤,并檢查光驅(qū)是否支持自啟動。

2.可能的情況下，在運行安裝程序前用磁盤掃描程序掃描所有硬盤檢查硬盤錯誤并進(jìn)行修復(fù)，否則安裝程序運行時如檢查到有硬盤錯誤即會很麻煩。

3.用紙張記錄安裝文件的產(chǎn)品密匙(安裝序列號)。

4.可能的情況下，用驅(qū)動程序備份工具(如:驅(qū)動精靈2004V1.9Beta.exe)將原WindowsXP下的所有驅(qū)動程序備份到硬盤上(如∶F:Drive)。最好能記下主板、網(wǎng)卡、顯卡等主要硬件的型號及生產(chǎn)廠家，預(yù)先下載驅(qū)動程序備用。

5.如果你想在安裝過程中格式化C盤或D盤(建議安裝過程中格式化C盤)，請備份C盤或D盤有用的數(shù)據(jù)。

二、用光盤啟動系統(tǒng):

(如果你已經(jīng)知道方法請轉(zhuǎn)到下一步),重新啟動系統(tǒng)并把光驅(qū)設(shè)為第一啟動盤,保存設(shè)置并重啟。將XP安裝光盤放入光驅(qū),重新啟動電腦。剛啟動時，當(dāng)出現(xiàn)如下圖所示時快速按下回車鍵，否則不能啟動XP系統(tǒng)光盤安裝。如果你不知道具體做法請參考與這相同的-->如何進(jìn)入純DOS系統(tǒng):

光盤自啟動后,如無意外即可見到安裝界面,將出現(xiàn)如下圖1所示

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全中文提示,“要現(xiàn)在安裝WindowsXP,請按ENTER”，按回車鍵后,出現(xiàn)如下圖2所示

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許可協(xié)議,這里沒有選擇的余地，按“F8”后如下圖3

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這里用“向下或向上”方向鍵選擇安裝系統(tǒng)所用的分區(qū)，如果你已格式化C盤請選擇C分區(qū)，選擇好分區(qū)后按“Enter”鍵回車，出現(xiàn)下圖4所示

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這里對所選分區(qū)可以進(jìn)行格式化,從而轉(zhuǎn)換文件系統(tǒng)格,或保存現(xiàn)有文件系統(tǒng),有多種選擇的余地,但要注意的是NTFS格式可節(jié)約磁盤空間提高安全性和減小磁盤碎片但同時存在很多問題MacOS和98/Me下看不到NTFS格式的分區(qū),在這里選“用FAT文件系統(tǒng)格式化磁盤分區(qū)(快),按“Enter”鍵回車，出現(xiàn)下圖5所示

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格式化C盤的警告,按F鍵將準(zhǔn)備格式化c盤,出現(xiàn)下圖6所示

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由于所選分區(qū)C的空間大于2048M(即2G),FAT文件系統(tǒng)不支持大于2048M的磁盤分區(qū),所以安裝程序會用FAT32文件系統(tǒng)格式對C盤進(jìn)行格式化,按“Enter”鍵回車，出現(xiàn)下圖7所示

查看原圖圖7中正在格式化C分區(qū);只有用光盤啟動或安裝啟動軟盤啟動XP安裝程序,才能在安裝過程中提供格式化分區(qū)選項；如果用MS-DOS啟動盤啟動進(jìn)入DOS下,運行i386\winnt進(jìn)行安裝XP時,安裝XP時沒有格式化分區(qū)選項。格式化C分區(qū)完成后,出現(xiàn)下圖8所示

被過濾廣告

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圖8中開始復(fù)制文件,文件復(fù)制完后，安裝程序開始初始化Windows配置。然后系統(tǒng)將會自動在15秒后重新啟動。重新啟動后,出現(xiàn)下圖9所示

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9

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過5分鐘后，當(dāng)提示還需33分鐘時將出現(xiàn)如下圖10

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區(qū)域和語言設(shè)置選用默認(rèn)值就可以了，直接點“下一步”按鈕，出現(xiàn)如下圖11

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這里輸入你想好的姓名和單位，這里的姓名是你以后注冊的用戶名，點“下一步”按鈕，出現(xiàn)如下圖12

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如果你沒有預(yù)先記下產(chǎn)品密鑰（安裝序列號）就大件事啦！這里輸入安裝序列號，點“下一步”按鈕，出現(xiàn)如下圖13

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安裝程序自動為你創(chuàng)建又長又難看的計算機名稱,自己可任意更改，輸入兩次系統(tǒng)管理員密碼，請記住這個密碼，Administrator系統(tǒng)管理員在系統(tǒng)中具有最高權(quán)限