STM32智能万年历设计:实战应用与关键技术

版权申诉
5星 · 超过95%的资源 1 下载量 167 浏览量 更新于2024-06-29 收藏 2.08MB PDF 举报
本篇文章主要探讨的是一个基于STM32的智能万年历设计方案,旨在通过实际操作让学生深入理解和应用嵌入式系统设计的相关知识。设计的核心目标是利用STM32F103单片机作为微处理器,结合开发板上的按键、指示灯、触摸屏和串口等硬件组件,实现一套功能丰富的万年历系统。 1. 课程设计任务:课程设计的目的包括学习万年历的基本原理,如时间管理与闰年处理,以及如何运用定时器和触摸屏技术。通过设计和制作万年历,学生可以巩固所学的编程技能,提高工程设计的能力。 2. 技术要求:项目的关键技术包括: - STM32F103单片机的应用,负责处理各种逻辑和数据传输。 - 日历和时间调整功能,允许用户自定义年月日时分秒。 - 闰年检测功能,确保日期准确性。 - 定时闹钟,设置时间和触发蜂鸣器报警。 - 上位机通信,通过串口或USB接口与外部设备同步时间。 - 无线设置功能,支持远程更新万年历设置。 3. 模块组成:设计涉及到多个模块,如最小应用系统(包含基本硬件和MCU管理)、设置显示模块(用于LCD显示)、闹钟模块、时间运行模块等,每个模块都有其特定的功能和实现细节。 4. 解决的问题:设计过程中需要解决的技术挑战包括STM32最小系统的设计、日期和时间的显示与设置、万年历算法、定时器和中断管理、以及无线通信协议的集成。 5. 时间安排:设计过程被划分为两周,包括初期的资料收集、方案确定、软硬件设计、上机调试以及最终报告的撰写和提交。 6. 总体方案设计:文章详细阐述了系统的整体架构,涉及启动、晶振、蜂鸣器、实时时钟、MCU、电源、LCD显示屏和复位等关键组件。此外,还介绍了各个模块的工作原理,如最小应用系统负责数据接收和显示,基础配置模块用于配置系统功能,而时间运行模块则负责精确的时间管理和算法实现。 这个智能万年历设计不仅是理论学习的实践应用,更是嵌入式系统和微控制器技术的实际演练,有助于提升学生的系统设计和调试能力。通过这个项目,学生将深化理解单片机的工作原理,以及如何将理论知识转化为实际产品。
2023-02-27 上传
基于STM32的智能万年历设计 [ps:该⽂章排版有点错乱,如果需要,有PDF版本和WORD版本可供下载观看,还有资源免费下载,请移步作者主页下载,仅供学习参 考。该设计是学校要求的课程设计,也是第⼀次做,很多函数并没有进⾏封装,部分逻辑⽐较乱,勉强完成功能设计,介意勿扰哈,最后再 说⼀遍:免费下载,仅供学习参考使⽤] 1 设计任务及要求 1.1 引⾔ 本⽂提出了⼀种基于 STM32 的智能万年历设计⽅案,本⽂案以 STM32F103C8T6 最⼩ 系统作为主控核⼼,与 OLED 显⽰、 DS18B20 温度传感器、 DST11 温湿度传感器等模块组 成硬件系统。 其中以 STM32 内部的 RTC(实时时钟) 实现⽇历和时间的功能,通过修改计 数器的值可以重新设置系统的当前时间和⽇期。综上所述,此电⼦时钟具有读取⽅便、 显⽰直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点,符合电⼦仪器仪表的发展趋 势,具有⼴阔的市场前景。 1.2 功能要求 (1) 系统组成: 系统选⽤ STM32F103C8T6 单⽚机为微处理器, 使⽤各模块实现万年历的功 能。 (2) 实现功能: 1) 在 OLED 显⽰屏上显⽰实时的⽇期和时间。 2)具有闰年的⾃动调整功能。 3)能够显⽰实时温度。 4)能够显⽰实时湿度。 (3) 模块组成: STM32 单⽚机最⼩系统、 OLED 显⽰模块、温度传感器模块、湿度传感器模 块; 2 设计⽅案 2.1 可选择的芯⽚⽅案 整个系统⽤ STM32F103 单⽚机作为中央控制器,由单⽚机采集内部 RTC 值,时钟信 号通过单⽚机 I / O ⼝传给 OLED, 单⽚机模块控制驱动模块驱动显⽰模块,通过显⽰模 块来实现信号的输出、 OLED 的显⽰及相关的控制功能。 ⽅案 1:采⽤ 89C51 芯⽚采⽤ 89C51 芯⽚作为硬件核⼼,采⽤ Flash ROM,内部具有 4KB ROM 存储空间,能于 3V 的超低压⼯作,⽽且与 MCS-51 系列单⽚机完全兼容,但是运 ⽤于电路设计中时由于不具备 ISP 在线编程技术,当在对电路进⾏调试时,由于程序的 错误修改或对程序的新增功能需要烧⼊程序时,对芯⽚的多次拔插会对芯⽚造成⼀定的 损坏。 ⽅案 2: 采⽤ STM32 单⽚机。 STM32F103C8T6 是⼀款基于 ARM Cortex-M 内核 STM32 系列的 32 位的微控制器,程序存储器容量是 64KB,需要电压 2V ~ 3.6V,⼯作温度为- 40° C ~ 85° C。 主要性能有:与 MCS-51 单⽚机产品兼容、 37 个可编程 I/0 ⼝线、 贴⽚ 8M 晶振(通过芯⽚内部 PLL 最⾼可达 72M)、⽀持 JTAG/SWD、 20K RAM, 64K ROM, 16 位 的定时、计数器、 中断源、全双⼯ UART 串⾏通道等。 价格相对较便宜, 从单⽚机芯⽚主 要性能⾓度和价格优势出发,本设计的智能万年历单⽚机芯⽚选择设计采⽤⽅案采⽤ STM32F103C8T6。 2.2 显⽰模块选择⽅案 ⽅案 1: 采⽤ OLED 显⽰模块 OLED 显⽰模块的显⽰功能强⼤,可显⽰⼤量⽂字图形显⽰多样,清晰可见,显⽰质 量⾼没有电磁辐射,可视⾯积⼤, 数字接⼝,匀称⼩巧, 功耗⼩。 应⽤范围较⼴,常被 ⽤于智能⼿表,智能⼿环等设备的显⽰。 相对于 LCD 来说, OLED 是⾃发光的,不需要背 光。 ⽅案 2: 采⽤点阵式数码管显⽰ 动态显⽰,即各位数码管轮流点亮, 对于显⽰器各位数码管, 每隔⼀段延时时间循 环点亮⼀次,利⽤⼈的视觉暂留功能可以看到整个显⽰,但需保证扫描速度⾜够快,⼈3 的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁, 显⽰器的亮度与导通电流、 点亮时间及间隔时 间的⽐例有关。 调整参数可以实现较⾼稳定度的显⽰,动态显⽰节省了 I/O ⼝,降低了 能耗。 从节省单⽚机芯⽚ I/O ⼝和降低能耗⾓度出发,本设计采⽤ OLED 显⽰。 2.3 温湿度模块的选择⽅案 湿度测量模块选择: DHT11 传感器包括 1 个电阻式感湿元件和 1 个 NTC 测温元件,并 与 1 个⾼性能 8 位单⽚机相连接。单线制串⾏接⼝,使系统连接可以更简洁。功耗极 低,信号传输距离可达 20 m 以上。作为⼀种新型的单总线数字温湿度传感器, DHT11 具 有体积⼩、功耗低、响应速度快、抗⼲扰能⼒强、控制简单、性价⽐⾼等优点,能够⼴ 泛应⽤于各个领域。 温度测量模块的选择: DS18B20 的测温范围-55 ~ 125 ,分辨率最⼤可达 0.0625 。 DS18B20 可以直接读出被测温度值。⽽且采⽤ 3 线制与单⽚机相连,减少了 外部硬件电路,具有低成本和易使⽤的特点。 DS18B20 是 Dallas 半导体公司的数字化