根据STM32的自动浇花器设计

1、信电学院电子信息工程专业CDIO三级项目项目设计说明（2016/2017学年第二学期）项目名称：基于STM32的自动浇花器设计专业班级： 学生姓名： 学 号: 指导教师： 设计成绩：2017年7月13日1、项目设计目的以stm32单片机为核心，利用雨滴传感器及外围电路，完成花草周围湿度情况监测。要实现当湿度过低时，单片机自求通过雨滴传感器反馈的数据通过单片机处理进行实时控制。动控制外围电路水泵进行浇水，湿度高时停止浇水。然后将每一时刻的湿度情况通过串口显 示在 PC上。2、项目设计正文 2.1设计要求1、绘制电路原理图以及 P CB图。2、搭建实际硬件电路，实现功能。3、确定兀器件参数。2.2

2、电路设计 2.2.1 STM32单片机介绍ARMSTM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F10增强型II系列和 STM32F10基本型I系列。增强型系列时钟频率达到72MHz是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz以16位产品的价格得到比 16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的 最佳选择。两个系列都内置 32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组 合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码， STM32功耗36mA是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MH

3、z。单片机最小单元模块图，如2-1所示:7AJ-Jk LID：hiLil111；SQ"?4；7=1：111 I 空 s 5a” sFLh 二Lt 叫匸；ii-HE昶：蛋-7%论n>I"HTS 厂 baf订 L冃 I 二 1vs+r1«IV7?口口Ag 2L; L二订二PBBS- Ly"丄订宾-忘tlQb : LUflf图2-1 :单片机最小模块图2.1.2系统晶振电路设计将STM32单片机上PD0和PD1连接到外部晶振电路上，系统选取的外部晶振为 8MHz， 外部晶振电路如图 2-2所示:图2-2外部晶振电路2.1.3系统复位电路设计将单片机的NR

4、ST引脚连接复位电路，复位电路如图 2-3所示:图2-3复位电路2.2.4雨滴传感器模块模块功能介绍：模块采用5V&9V&12V供电 静态电流为5-12mA，继电器负载能力为 250V 10A(AC - 30V 10A (DO,接上电源，电源指示灯亮，感应板上没有水滴时，继电器不动作，开关指示灯灭 ，滴上一滴水，继电器吸合，启动相关设备，开关指示灯亮，擦掉上面 的水滴，又恢复到原始状态。模块供电：5V&9V& 12V静态电流：5-12mA继电器负载能力:250V 10A (AC 30V 10A ( DCDO:是通过LM393芯片输出的TTL开关信号。A0:传感器

5、的模拟信号输出，可接到单片机上利用AD读取该值。电位器：可以根据实际的应用需要改变阈值，配电位器调节灵敏度，控制在不同水份时, 控制继电器的开启。继电器开关输出说明： 继电器线圈没有电压时， 继电器没有吸合，公共端与常闭端接通, 当有电压时，继电器吸合，公共端与常开端接通。继电器接常开端电路接法： 当继电器没有吸合时， 公共端与常闭端接通， 相当于开关断 开，控制设备没电不工作。当继电器吸合时，公共端与常开端接通，相当于开关接通，设备 有电工作。继电器接常闭端电路接法：当继电器没有吸合时，公共端与常闭端接通，相当于开关闭合, 电路接通，控制设备将有电工作。当继电器吸合时相当于开关断开，电路没电

6、不工作。DO输出为高电平,功能介绍：接上5V电源，电源指示灯亮，感应板上没有水滴时, 开关指示灯灭，滴上一滴水，DO输出为低电平，开关指示灯亮，刷掉上面的水滴，又恢复到，输出高电平状态。OOO AO模拟输出，可以连接单片机的 AD 口检测滴在上面的雨量大小。DO TTL数字输出也可以连接单片机检测是否有雨雨滴传感器单元模块图，如2-4所示:=叵叵1Billffl Z 2阿sliKbSSBIig »开关荷号输删 机槿件呂出丸腥训节电位棒 电国i摘冠LBl图2-4二：雨滴传感器单元模块图2.2.5稳压电源电路直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳 定

7、的电压。MC7805芯片，三端固定式集成稳压器将不稳定的直流电压转换成稳定的直流电 压，REG1117-3.3芯片与电容进行滤波处理，使电路输出稳定的直流电压。稳压电源电路模块图，如图2-5所示:-i图2-6 :下载器电路图2-5 :稳压电源电路模块图2.2.6系统下载器设计系统的下载器电路，如图2-6所示:Ex3 KI- -3阪vccH1K 士电岛R£j2 :音-227系统电路原理图1.系统电路原理图，如图五所示。1 ljlJjll.il I,=一I：冲2.数字电压表实际电路2.3程序设计J2I 十只 B7- in£ I卩和 吐一I ._«| i3ia- 备、:

8、 phBC G 上丄甘暑 =|1.他丫 二 I 1fell-玉:K冲罩一F唱r| ' I 1TU昌ifeg£ 宜ObiS-'° * Lfi-qHiK vX-M 二 T<H LJt康1产,Z：lU IKHJllII -<*11图2-7 :数字电压表实际原理图PCB图，如图2-8所示。P3C9 C12C14QC7C9C1X17 nnnjn n uuL-inj 叵J «J3:S.0»Af » I g代年。2.3.1 STM32 内部 ADCs s *k2n n 厂* 1 U ULIULJu uu t I * ui * -

9、!P5 结txj fSU nVi uuMl&w(M a 厂Ini叵VIJPS图2-9 :数字电压表实际控制原理PCB图STM32内部12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的 A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高I低阀值。ADC SMPR和ADC供电要求是 2.4V - 3.6VADC使用若干个ADC_CLK周期对输入电压采样，采样周期数目可以通过ADC_S MPR寄存器中的SMP2:0为更改 每

10、个通道可以分别用不同的时间采样总的转换时间 如下计算:Tconv =采样时间+ 12.5个周期例如：当ADCCLK = 14MHz采样时间为1.5周期Tconv = 1.5 + 12.5 = 14周期=1usu16 Get_Adc(u8 ch)ADC_DRf存器中EOC转ADC将停止，直到下次启以规则通道为例，一旦所选择的通道转换完成，转换结果将存放在换结束）标志将被置位，如果设置了EOCIE,则会产生中断。然后动。ADM输入时钟不得超过14MHz它是由PCLK2经分频产生,2.3.2程序中ADC时钟设置如下:RCC_ADCCLKC on fig(RCC_PCLK2_Div6);II设置ADC

11、分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过 14M根据本次设计的需求及原理，ADC采样的功能设置如下:ADC_I nitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_l nde pen de nt;ADC_I nitStructure.ADC_Sca nCon vMode=DISABLE;ADC_I nitStructure.ADC_Co ntin uousCo nvMode=DISABLE;ADC_I nitStructure.ADCExternalTrigCo nv=ADC_ExternalTrigCo nv_No ne;ADC_I nitStructure.ADC_D

12、ataAlig n = ADC_DataAlign_Right;ADC_I nitStructure.ADC_NbrOfCha nn el= 1;ADC_I nit(ADC1,&ADC_l nitStructure);ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);ADC_ResetCalibrati on (ADC1);while(ADC_GetResetCalibrati on Status(ADC1);ADC_StartCalibrati on (ADC1);while(ADC_GetCalibratio nStatus(ADC1);2.3.3获取AD值函数如下:ADC_Regula

13、rCha nn elCo nfig(ADC1,ch,1,ADC_Sam pl eTime_239Cycles5);ADC_SoftwareStartCo nvCmd(ADC1, ENABLE);while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC );return ADC_GetCo nversio nValue(ADC1);234读取模块返回值如下:adcx = 330.0 - Get_Adc(ADC_Cha nn el_1)*330.0/4096;程序流程图，如下图 3-1所示:图3-1 :主程序流程图2.4测试与调试本设计应用串口助手及KEIL4软件,将

14、单片机的串口与电脑连接，将采样的值通过串口4-1 :传到上位机上，到模块上没有水时，传感器返回的值如下图ttLitlii Isrj-fts I冋调itt旧堵询乂 I隅!I号SI屮工S1fE航 IAV1祇诙書I或昜常强D翔臧I且医樹总遴制I升遥一帛蛊Ih*'iisoa刃aT 'l?2toiThd蠱1打將口 1倔曲1 urt厂 BMAK厂KTJ践格状花（R1SJ cr: nA Ttncun肴Mm-椎也区：已搠0?冇节匣尿存节/秒礙旳绘;改:占，输崔裒剌#亂已停止1D. J6LH3 0 引：P90 Q 32潮 'd meg匕 0型心百 fl ca岸普fi u.謔 LLtt n

15、 rn件A D IBIW U.£lL5My n rnnfTF.0. J6L133 0 loim 00 5她 Iu. WUlSi亚 n 饰日 0.輔畑 n 32aflB 0旣菇5 csraa当向传感器上滴上一滴水时，传感器返回来的值如下图4-2 :图4-1 :无水传感器返回的值截图串口倉El 1串二life籾趕III um附I R堀旺却 曲月嗨小工貝D凶炸验5 I川就胖殛11强T修I fdSliLeia+iJ卄金三用苔D5cni5-：，|n）r 粉车1 h】麺 詞t也；|etUB eWiflFrP' ffllT加计iAb耶矗1#谜.【兀讣】铤頁加才航已15止 I 打Tia：課囲

16、计I厂 CTTR r 3tE虹厂RTS-i【下 I'B KIB7 Kkirn 3逐fi 0 403336D佝 0湘和9U Uttbbb D E辭& 0 0EC556 jSfl. JML56£6213. CLTS ；M CM劲 EH fMPL 2迫 T52«L PR fl豹 引307也g ffl 6smj 引3苗罰斤祁2 96. TS2UU 再?0WE J S3. JZT4'qL图4-2 :有水传感器返回值截图3、项目设计总结三个周的实训时间很快就结束了，比起一个学期的单片机学习，真的很短！但这期间的学习及其收获却很多。说句实话，我们这组的几个成员单片

17、机基础也不是很好。因此选题开始对我们有一定难度，而且还是新开课题，新型单片机。要重新学习新的单片机的基本知识,画图，写程序。但是通过这几天的不断学习不断探索，找资料，研究。虽然过程比较艰辛,但通过我们相互的配合最后的结果我们还是比较满意。我们通过这次单片机课程设计，加深间:2005年1月第2次印刷了对单片机理论的理解， 将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去查阅所需 的资料。学会了 AD这个新软件的使用。这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更重要的是，我们在学会创新的基础上， 同时还懂得合作精神的重要性，学会了与他人合作。另外很感谢学校和老师给我们安排了这次课程设计，通过这次实训我们发现现在书本上的知识与实际的应用存在着不小的差距，书本上的知识很多都是理想化后的结论，忽略了很多实际的因素，或者涉及的不全面，可在实际的应用时这些是不能被忽略的，我们不得不考虑这方 的问题，这让我们无法根据书上的理论就轻易得到预想中的结果，有时结果甚至差别很大。我们在今后的学习工作中会更通过这次实践使我更深刻的体会到了理论联系