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文档简介
1、 PAGE PAGE 18电子设计策划与创新实践报告STM32的智能手环设计专业:电子信息工程班级:电子 1821姓名:檀厚泽学号:指导教师:2021 年 7 月实训目的巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解;培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力;法;法;能用计算机绘制电路图和流程图。实训要求C能看懂电路图、数电时序图CPUSTCPUCPU:IO、中断、定时熟练掌握常见的通信协议:I2C、SPI、串口具备常见的硬件排错能力和软件调试能力熟悉嵌入式产品的开发流程硬件设计硬件实物图介绍主控芯片:STM32F411(Cortex-M4)LED(2GPIOKEY(1GPIOADC
2、OLED:SPI直流电机:PWM(TIM)SHT20(温湿度传感器:单总线,有特定的驱动方法MPU6050:计步算法HP-6:心率、血压W25Q64:存储芯片,对数据(温湿度、步数、心率、血压)的存储主要元器件介绍内核:ARM CORTEX-M4片上/内核:ARM CORTEX-M4片上/CPU 里面数据手册中描述的片外外设:外接的传感器IOCPU中断:解放CPU,提高CPU 执行效率代码优化定时:CPU 内部自带时基单元的协议规范显示:界面交流SHT20 是瑞士 Sensirion(盛思锐) 进口温湿度传感器,1. 通讯接口为 IIC 接口。2.测量范围: 湿度: 0100%, 温度SHT2
3、0 是瑞士 Sensirion(盛思锐) 进口温湿度传感器,1. 通讯接口为 IIC 接口。2.测量范围: 湿度: 0100%, 温度-40+25 C。3%,为: 正负 0.3 C。2.1v3.6v项目板OLED屏特性屏幕自带LCD项目板OLED屏特性屏幕自带LCDSH1106分辨率/像素点: 132 *64X Y坐标)OLED4种,和硬件连接有关驱动原理CPU把要显示的数据传递给LCD示控制器(驱动芯片)LCD显示控制器要显示的内容内部处理后送到屏幕上HP6 是深圳市维亿魄科技公司的心率血压传感器。内部自带心率血压算法,心率准确度为90%, 血压准确度为70%。通讯接口为IIC 接口。支持读
4、取脉搏波形数据进行算法研究,硬件上对脉搏信号进行动态滤波和放大。HP6 模块的血压、心率测量是通过光电脉搏波获得的,它对光学设计有严格的要求。HP6 适用于IIC 接口通讯,7bite 硬件地址: 0 x66;IIC 通讯速率为100K。HP6 心率血压传感器HP6 是深圳市维亿魄科技公司的心率血压传感器。内部自带心率血压算法,心率准确度为90%, 血压准确度为70%。通讯接口为IIC 接口。支持读取脉搏波形数据进行算法研究,硬件上对脉搏信号进行动态滤波和放大。HP6 模块的血压、心率测量是通过光电脉搏波获得的,它对光学设计有严格的要求。HP6 适用于IIC 接口通讯,7bite 硬件地址:
5、0 x66;IIC 通讯速率为100K。(1)CPU在STM32 中选用IO 模式浮空输入:可以做KEY 识别, RX1 上拉输入:IO 内部上拉电阻输入下拉输入:IO 内部下拉电阻输入模拟输入:应用 ADC 模拟输入,或者低功耗下省电开漏输出:IO0GND, IO1,悬空,需要外接上拉电阻,才能 1 时, IOIO 口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以IOC51IO 双向功能。推挽输出:IO0-GND, IO1VCC复用功能的推挽输出:片内外设功能(I2CSCL,SDA)复用功能的开漏输出:片内外设功能(例如 I2C 的 SCL,SDA)(2) SHT20 温湿度传感原理图:当传感器
6、在执行测量任务时, SCL 线仍然保持开放状态,可进行其他通I2CSPI 控制器的初始化步骤有以下几步:SPISPI 控制器的初始化步骤有以下几步:SPIGPIO 口时钟。SPI 控制器时钟使能。GPIO 为复用功能。(MOSI/MISO/CLK)GPIO功能(AFx。GPIO 输出速率为50MHz。SPIx-CR1 寄存器。HP6HP6照射到皮肤,再反射到光电二极管,随着脉搏的跳动,光电二极管产生强弱变化的电流,电流经过电阻就能产生强弱变化的电压,强弱变化的电压经过放大,再经过AD字信号输入到算法函数,即可得到计算结果。HP6HP6 时,只需要发指令打开测量,发指令读取测量状态以及结果, 测
7、量完成后,发送指令去关闭测量。注意:HP6 绝对不允许绿色发光二极管的光直接照射到光电二极管!软件设计主要功能1、通过 OLED 屏显示时间日期、温湿度和各工作界面2、通过按键进行开机唤醒和各功能之间的切换3、采用 SHT20 温湿度芯片显示当前的温湿度4、采用 MPU6050 并结合计步算法进行计步操作5、采用 HP-6 进行心率/血压的测量6、采用蓝牙 HC-06 和手机 app 端相连,实现手机端控制7、采用 ucos_ii 系统处理各模块任务之间的流畅运行(1)LED(1)LED#include stm32f4xx.h void delay(void)#include stm32f4x
8、x.h void delay(void)u32 i; for(i=10000000;i0;i-);int main()RCC-AHB1ENR |= 1MODER &= (3 MODER |= 1 OTYPER &= (1 OTYPER &= (1 OSPEEDR &= (3 OSPEEDR |= 2 ODR &= (1ODR |= 1IDR & 1IDR & 1AHB1ENR |= 1 MODER &= (3 PUPDR &= (3 AHB1ENR |= 1APB2ENR |= 1MODER &= (0X3F MODER |= 0X2A AFR0 &= (0XFFF AFR0 |= 0X555
9、 OSPEEDR &= (0X3F OSPEEDR |= 0X2A CR1 = 0;SPI1-CR1 |= 3 CR1 |= 1 CR1 |= 4 CR1 |= 1 SPI1#define READ_TEMP_COMD 0 xf3 / 读 取 温 度 命 令#define READ_HUMI_COMD 0 xf5 / #define READ_TEMP_COMD 0 xf3 / 读 取 温 度 命 令#define READ_HUMI_COMD 0 xf5 / 读 取 湿 度 命 令#define SHT20ADDR0 x80 /SHT20 地 址float SHT20_readTemOrHu
10、m(u8 commod)float temp; / 温 度u8 ack=1;u8 MSB,LSB;/温度、相对湿度的寄存器数据float Humidity,Temperature; /SHT20_setResolution(); / 设 置 帧 率 8bit,9bit,10 bit,11bit ,12bit,13bit,14bitIIC_start(); /iic 开 始 信 号ack = SHT20_writeOneByte(SHT20ADDR&0 xfe);if( ack = ACK ) / 写 地 址 , 并 等 待 ACKif(SHT20_writeOneByte(commod)=AC
11、K) / 写 命 令dodelay_ms(6); / 延 时IIC_start(); / 发 送 开 始 信 号while(SHT20_writeOneByte(SHT20ADDR|0 x01)=NACK); 在测量中,如果有应答,则结束当前循环MSB = SHT20_readOneByte(ACK); / 读 Data(MSB), 给 应 答 LSB = SHT20_readOneByte(ACK); / 读 Data(LSB), 给 应 答 ACKSHT20_readOneByte(NACK); / 读 Checksum , 不 给 应 答 IIC_stop();/Stop I2CLSB
12、&= 0 xfc;LSB &= 0 xfc;/Data(LSB)temp = MSB*256 + LSB; / 十 六 进 制 转 成 十 进 制if (commod=(u8)READ_HUMI_COMD) /命令为读取湿度的命令/*- calculate relative humidity %RH -*/Humidity =(temp*125)/65536-6; / 公 式 : RH%= -6 + 125 *SRH/216 return Humidity; / 返 回 值 :humidityelse if(commod=(u8)READ_TEMP_COMD) /命令为读取温度的命令/*- c
13、alculate temperature C -*/Temperature = (temp*175.72f)/65536-46.85f; / 公 式 :T= -46.85 + 175.72 *ST/216 return Temperature; / 返 回 值 :temperaturereturn FAIL;uint8_t *ad_buf;tx_buf4=0 x91;timeout_cnt = 0;uint8_t *ad_buf;tx_buf4=0 x91;timeout_cnt = 0;/1 血压大包 ADC 数据分 32 次读取for(i=0; i32; )staticuint8_ttx_
14、buf24=0;staticuint8_trx_buf24=0;tx_buf5 = i; / 包 号tx_buf6 = id; /需要按协议有求填写crc = Crc16(&tx_buf4,18); / 数 据 校 验*(uint16_t*)(&tx_buf22) = crc; I2cWrite(tx_buf,24); /发送命令到血压模块delay_ms(5); /读写间隔延时 I2cRead(rx_buf, 24);/读取返回值crc = *(uint16*)(&rx_buf22); /校验确定都回来的是否为有效数据check_sum = Crc16(&rx_buf4, 18);if(ch
15、eck_sum = crc) /如果读取上来的数据是正确的/这里需要判断返回的包续是否为 0 xFF,具体见协议内容for(j=0; j10)break;delay_ms(5);/延时调试运行烧入程序后,按下复位键,LED 灯开始以较快频率闪烁烧入程序后,按下复位键,LED 灯开始以较快频率闪烁亮,松开后灭。亮,松开后灭。D 开始以2s 闪烁 (亮灭一次按下复位键,oled成员姓名;按下复位键,oled成员姓名;按下复位键,oled校校徽图片,随后立刻出现信盈达开机广告;按下复位键,oled名和班级以相反方向上下循环移 动。温湿度测试现象21 摄氏度且湿60%RH 片提示。心率、血压测量现象(
16、1)(2)显示提示,遵照提示操作,一分钟后显示血压值。(3)当血压、心率过高或过低时,均会显示提示。实训心得体会本次项目从开始到完成共用时一个多星期,时间紧,任务重。我相信大家我们看到自己的胜利果实时,心中的喜悦无法用语言形容。临近项目接收阶 的项目都会感到很欣慰。最后感谢老师与同学们的无私帮助,正因为如此我们才可以在规定的时间内完成任务。参考书目:ARM实训课程设计成绩评定表学生姓名: 檀厚泽 学号: 1830106105 年级班:电子1821所属学院: 智能制造学院所在专业:电子信息工程优秀良好中等及格优秀良好中等及格不及格(100 x90)(90 x80)(80 x70)(70 x60)
17、(x60)学习态度认真,科学习态度比较学习态度尚好,学习态度尚可,学习马虎、学作风严谨,严格认真,科学作风遵守组织纪律,能遵守组织纪纪律涣散,保证设计时间并按良好,能按期圆基本保证设计律,能按期完成工作作风不学习15态度任务书中规定的度开展各项工作满完成任务书规定的任务时间,按期完成 任务各项工作严谨不能保证时间和进度电路设计合理、程电路设计合理、 电路设计合理、 电路设计基本设 计 不 合序设计思路清晰、逻辑性强,注释合技术程序设计思路程序设计有逻理;程序无法运行,无水平果很好;文献查阅合理,效果好;真效果较好;主查调研有较果很好;文献查阅合理,效果好;真效果较好;主查调研有较能力强、引用合理、文献引用、调查要文献引用较大的问题。可信。调研比较合理。合理。能独立进独立工作能力强。独立进行工作行工作。较强。有重大改进或独特添加了许多新添加了一定的有一定见解观念陈旧10见解,有一定实用价值功能,实用性好功能结构严谨,逻辑性结构合理,符合结构合理,层次结构基本合理,内容空泛,强,层次清晰,语言逻辑,文章层次较为分明,文理逻辑基本清楚,结构混乱,准确,文字流畅,完分明, 语言准通顺,基本达到文字尚通顺,勉文字表达不全符合规范化要确,符合规范化规范化要求,书强达到规范化清,错别字25求,书写工整;图纸要
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