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基于STM32的数据采集系统的设计

摘要:随着现代社会的快速发展，对高精密温度和湿度的要求越来越高，例如生产、储存、运输、环境等，这些对温度和湿度的测试都有着严格的要求，所以对温度、湿度和报警提示的实时监控非常重要。本文设计了一种采用stm32作为控制中心的温湿度自动报警记录仪，结合传感器技术、GSM技术和串口的技术，完成了使用按钮控制测温度或湿度或者双路测量。本文详细介绍了系统的硬件和软件设计，测试结果表明该系统能够实现温湿度测量记录和报警功能。

关键词：Stm32f103zet6；温度和湿度；GSM；

引言

随着现代社会的快速发展，人们对生活质量的要求越来越高，生产和生活环境需求需要更多和更详细的来满足人们的需求，一些存储单元如石油、化工、航空航天、医药、食品和其他对温度和湿度要求较高的，所以研究温度和湿度是很有意义的。

本文设计了一种基于STM32的数据采集系统，可以通过串口向服务器发送数据。系统不仅可以完成所有的温湿度数据采集或两路温度数据采集，而且可以随时随地获取温度和湿度数据的监测，一旦超过限制，蜂鸣器会报警并发送提示信息到移动终端。比起传统的系统，它的效率高，资源能被充分利用，且测量周期短、成本低，员工不需要现场操作。用在该系统中的新兴科学技术，可以避免事故的发生，系统结构简单，可靠性高，成本低，因此该系统具有非常重要的市场应用价值。

系统的总体设计

温湿度自动报警记录仪主要组成为：数据采集模块、显示模块、报警模块、GPRS模块、串行传输模块、存储模块、充电模块等七个部分，系统整体设计如图1所示。

充电模块提供给单片机和每个模块的电源，单片机控制温度或湿度或两路温度采集、收集数据，并反馈到单片机的报警电路和显示模块，一旦达到极限温度和湿度，单片机控制SIM900A模块将报警提示信息发送到移动终端和启动蜂鸣器，数据采集终端通过串口发送数据到服务器并启动控制模块采用AT24C02模块存储数据。

图1 系统总体设计

硬件设计

温度测量电路使用能够输出数字的温度传感器DS18B20，比传统的温度传感器成本低，稳定性好，电路简单，控制方便。DS18B20是输出低电平的，正确连接电源和地端，DQ引脚和单片机PD11 口相连接经行数据传输和控制，因为传感器本身不能输出高水平,所以将DQ端外部上拉一个电阻R5试PD11置高电平，两个温度传感器是相同的连接，只要将第二个DS18B20的DQ引脚连接到 PC11，就实现了双向温度温度传感器DS18B20的集合连接(见图2)。

图2 温度测量硬件电路图

湿度测量电路设计

DHT11是一个单输出的温湿度传感器，它结合了温湿度传感器技术和专用数字模块采集技术，可以直接输出数字信号，其稳定性和可靠性高。DHT11有四个引脚,一个引脚悬空不连接任何设备,其他两个引脚分别连接电源和地面，数据引脚和单片机PG11相连接，控制传感器数据采集和传输，通过上拉一个5 k电阻，防止单片机引脚为低电平，外部电路可以提供电流。温湿度硬件连接图(见图3)。

图3 温湿度测量硬件电路图

显示电路设计

LCD12864液晶屏可以显示简体中文字符和图形，界面简单连接，软件控制也非常方便，12864液晶模块20针，有两个引脚悬空不连接任何设备，LEDA和LEDK与滑动变阻器R11相连接控制显示背光度，1脚和2脚分别连接地和电源，为整个模块提供电源，LCD12864的DB0到DB7脚连接单片机PC0到PC7脚控制液晶显示内容，RS，RW，RSB，RES分别连接到单片机PG13，PG14，PG15，PB3，PG4，通过控制每个引脚的高低电平实现完整的液晶屏幕显示，端口连接(参见图4)。

图4 LCD显示硬件电路图

软件设计和测试

软件设计

启动后进行初始设置，然后选择温度和湿度测量或双路温度测试，选择的方式用来决定后面的数据采集，数据采集后发送到单片机，并且一直循环采集。设备启动后，首先在按钮和最小系统初始化，然后选择温度和湿度的初始化温度和湿度，采样完成后继续采集数据输出到单片机直到达到了设定的初始值。程序流程图(见图5)。

图5 数据采集程序流程图

系统测试

本设计主要由STM32F103ZET6控制整个系统的运行，通过GSM技术发送提示短信，通过串口进行数据传输。整体运行的流程主要是由STM32f103ZET6先控制设备运行时的第一个模块SIM900A经行网络连接测试，确认网络系统正常运行，可以选择温度和湿度采集或两路温度采集，收集反馈数据提供给单片机，控制液晶屏显示测量值。并在温度和湿度达到极限时，如果超出了预设值,蜂鸣器报警并通过GPRS模块给用户手机终端发送消息。

总结

这个设计的目的是设计一个温度和湿度自动记录报警装置。完成功能:系统硬件按钮可以控制温度和湿度或双路温度采集，收集数据在液晶屏幕上显示，报警和向用户手机发送提示短信，报警限值可以通过软件修改，通过串口与PC的连接可以记录一天的温度和湿度测量数据，记录数据的间隔可以通过程序改变，上述功能通过系统测试运行良好，具有很高的应用价值。

感谢

本研究由山东省高校科技项目资助，基于4g (J15LN59)的物联网远程识别和信息采集系统的设计，以及基于B/S的thins环境的云平台设计。

参考文献

zhoubing , Ma Yingqing, Cindy. Intelligent temperature and humidity control instrument [J]. Instrument technique and sensor, 2002, 11:52-53.
yu-fen Yang, ben-huazhang. Composition and development of intelligent temperature and humidity monitoring system [J]. Journal of agricultural mechanization, 2006, 2:52-101.
zhangwei, dong-fengwang. New greenhouse temperature recorder system design [J]. Mechanical and electrical product development and innovation, 2009, 5:20-31.
Wang Fulu. Cold to remote monitoring system for greenhouse research [D]. The northeast agricultural university, 2011.

基于STM32的电子时钟设计

摘要：本文介绍了基于STM32的电子时钟的设计方法。使用STM32的内置RTC模块设计了硬件电路，其中的备用电池用于供电。当第一次编程时，当前日期和时间会被写入，之后RTC模块将自动计数。它也可以用来设置闹钟。软件程序可以读取当前时间并转换它，然后显示在LCD屏幕上。试验结果表明，该设计具有时间准确、可靠性高、使用寿命长等优点。

引言

在生产和生活中，人们需要知道确切的时间。古代人们有很多种方法，比如古代沙漏、烧香等。在现代社会，随着工业的发展，出现了各种各样的机械钟。

在现代，随着电子工业的发展，出现了各种各样的电子元器件，如晶体振荡器、计数器模块等等。这个装置不仅仅简洁，而且能准确计算时间。各种计数器模块，在其外围连接到32.768 k晶体，可以将信息精确到1 秒，其他的小时和分钟可以根据秒来计算。

在本文中，STM32内部RTC模块的使用可以使时间计算地更准确。

电子时钟的工作原理

RTC的框图如图1所示。该框图包括两部分，即APB1总线，通过该总线，RTC读取和写入操作，另一部分是RTC寄存器，通过不同的设置来控制RTC的工作。

图1 RTC框图

关键的原理图，如图2所示，总共4个键，可以用来设置警报时间。

图2 按钮电路图

软件程序

在KEIL 5中使用C编程语言。在RTC上读取和写入的操作如图3所示。以下为部分代码:

图3 RTC秒和报警波形

u8 RTC_Init(void)

{

u8 temp=0; if(BKP-gt;DR1!=0X5050)

{

RCC-gt;APB1ENR|=1lt;lt;28;

RCC-gt;APB1ENR|=1lt;lt;27; PWR-gt;CR|=1lt;lt;8; RCC-gt;BDCR|=1lt;lt;16; RCC-gt;BDCRamp;=~(1lt;lt;16); RCC-gt;BDCR|=1lt;lt;0;

while((!(RCC-gt;BDCRamp;0X02))amp;amp;templt;250)

{

temp ; delay_ms(10);

}; if(tempgt;=250)return 1; RCC-gt;BDCR|=1lt;lt;8; RCC-gt;BDCR|=1lt;lt;15;

while(!(RTC-gt;CRLamp;(1lt;lt;5))); while(!(RTC-gt;CRLamp;(1lt;lt;3))); RTC-gt;CRH|=0X01; while(!(RTC-gt;CRLamp;(1lt;lt;5)));

RTC-gt;CRL|=1lt;lt;4; RTC-gt;PRLH=0X0000; RTC-gt;PRLL=32767; RTC_Set(2017,2,23,17,9,00); RTC-gt;CRLamp;=~(1lt;lt;4); while(!(RTC-gt;CRLamp;(1lt;lt;5))); BKP-gt;DR1=0X5050; printf('FIRST TIME\n');

}else

{

while(!(RTC-gt;CRLamp;(1lt;lt;3))); RTC-gt;CRH|=0X01; while(!(RTC-gt;CRLamp;(1lt;lt;5)));

printf('OK\n');

}

MY_NVIC_Init(2,2,RTC_IRQn,2); return 0;

}

总结

本文介绍了电子时钟中STM32的设计原理和方法，并建立了RTC模块。容易设置初始时间。在软件编程中，根据固定的时间读写并计算。你也可以通过按下按钮来设定闹钟时间，当时间到时钟，司机发出声音。该设计具有一定的实用价值。

参考文献

Huang Jian, Zhang Shanwen, Zhou Duan. An improved algorithm of A/D sampling software filter based on TM32 [J].instrument technology and sensor.2016,3:83-85.
Liu Xin, Yang Feng, AT89C52. Design of multifunctional electronic clock based on MCU [J].2010,36 (4): 61-64.
Zhao Wenlai, Yang Junxiu, Yan Guohong, Chen Qiumei. Design and implementation of electronic clock based on FPGA [J].Journal of Zhejiang Sci-Tech University,.2010,27 (4): 590-594.
Xie Jiaxing, Wang Jian.LED dot matrix display multifunction digital electronic clock design [J], software.2014,13 (4): 93-95.
Huang Gang, Lin Li. Design of remote control electronic clock system based on single chip microc
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