基于STM32单片机的数据采集系统方案.docx

《基于STM32单片机的数据采集系统设计详解》 STM32单片机因其强大的性能和丰富的资源，被广泛应用于各种数据采集系统的设计中。本设计主要基于STM32F103C8T6单片机，构建了一个具备数据采集、显示、传输、存储和分析功能的完整系统。 系统在上电启动时，会进行一系列初始化操作，如4个LED灯闪烁1秒，OLED屏幕显示学号和杭电LOGO，然后进入主界面。用户可以通过K1和K2键选择功能，K3键确认进入，而K4键则用于返回主界面。这样的设计不仅方便用户操作，也提升了系统的用户体验。 在功能实现方面，设计涵盖了多个方面。功能1是一个系统测试界面，通过4个LED灯的状态和OLED屏幕的图形显示，可以直观地查看4个按键状态、AD采样数据以及陀螺仪传感器的原始数据。为了适应数据量，设计支持通过K1和K2键翻页查看。 功能2则专注于陀螺仪的姿态解算，利用MPU6050传感器，实时显示俯仰角、横滚角和航向角，并能根据某个角度调整LED灯的亮度。这种交互式设计使用户能够直观地感受传感器的实时数据变化。 功能3则是数据传输界面，系统可以定时向两个串口发送数据，包括发送时间间隔、数据格式、发送计数和接收字节计数等信息。用户可以通过K1调整发送时间间隔，K2切换数据格式，K3控制数据上传的启停，确保了数据传输的灵活性和可控性。 此外，为了实现远程数据查看，设计还涵盖了移动端APP和PC端软件。移动端APP能够接收并解析通过蓝牙模块上传的数据，展示包括LED状态、按键状态、AD采样数据以及解算后的姿态角度。对于没有安卓设备的用户，可以通过自编的PC端软件接收USB串口的数据，达到相同的效果。 硬件系统由STM32F103C8T6单片机为核心，配合USB转串口芯片PL2303SA、电源管理芯片AMS1117、LED、按键、精细可调电阻、IIC接口的陀螺仪传感器MPU-6050、OLED屏幕以及蓝牙通信模块HC05等组成。电路设计使用了AD软件，而原理图则清晰地展示了各个组件的连接关系。 软件开发方面，选用了KEIL的MDK作为IDE，结合HAL库和STM32CubeMX进行编程，简化了寄存器的操作。同时，采用了FreeRTOS实时操作系统，将功能划分为数据采集与上传、按键处理和界面显示等多个任务，提高了软件的运行效率和响应速度。 在数据采集和上传流程中，系统会不断获取MPU6050的数据，并通过串口发送到移动端或PC端。同时，按键任务负责实时监控按键状态，而显示任务则负责OLED屏幕的更新，确保了用户界面的实时性和互动性。 通过这个项目，学生能够深入理解STM32单片机的各个模块，掌握系统开发的流程，并且熟悉软硬件的协同工作。这不仅锻炼了学生的实践能力，也为他们未来在物联网领域的深入研究打下了坚实的基础。