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基于STM32F1+ESP8266的智慧传感系统

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简介

以 STM32F1为主控芯片,利用 BMP280 温压及 ADXL335 传感器测得信号,通过 OLED 显示屏显示,用 ESP8266 WiFi 模块,将数据上传至阿里云,传送至手机端及 PC 端

简介:以 STM32F1为主控芯片,利用 BMP280 温压及 ADXL335 传感器测得信号,通过 OLED 显示屏显示,用 ESP8266 WiFi 模块,将数据上传至阿里云,传送至手机端及 PC 端

开源协议

Public Domain

创建时间:2021-04-11 23:21:45更新时间:2022-11-29 17:26:15

描述

该系统主要由STM32F103C8T6主控芯片、ESP8266 WiFi模块以及传感器模块三大部分组成,传感器数据由ADXL335三轴加速度传感器及BMP280温压传感器获取,用户通过OLED显示模块可现场观测运行数据;数据经由ESP8266 WiFi模块上传阿里云服务器,用户可在手机端及PC端实时查看数据,调节报警阈值并控制设备的启停;此外,由外设模块实现设备的报警以及阈值调节功能。

本课题基于STM32单片机进行设计,采用模块化编程,分模块进行程序设计,并且通过实物仿真,确保设计无误。重难点其次在于WiFi模块的通信功能以及上位机的调试,本设计使用ESP-01S模块,结合阿里云例程,并借助阿里云物联网平台,在减少成本的前提下达到了要求。

 

系统结构框图

 

STM32F103C8T6引脚分配

单片机功能引脚

外围接线

备注

VBATVDDAVDD-1,2,3

3.3v

供电电源

VSSAVSS-1,2,3

GND

接地

PC13

蜂鸣器电路信号端

蜂鸣器信号控制

OSC32_IN

32.768Khz晶振输入端

低速外部时钟信号输入

OSC32_OUT

32.768Khz晶振输出端

低速外部时钟信号输出

OSC_IN

8Mhz晶振输入端

高速外部时钟信号输入

OSC_OUT

8Mhz晶振输出端

高速外部时钟信号输出

NRST

复位电路

复位信号引脚

PA2

ESP8266 RXD引脚

串口接受

PA3

ESP8266 TXD引脚

串口发送

PA4

ESP8266 RST引脚

外部重置信号

PA5

ADXL335 X-OUT引脚

X轴输出

PA6

ADXL335 Y-OUT引脚

Y轴输出

PA7

ADXL335 Z-OUT引脚

Z轴输出

PB0

BMP280 SCL引脚

I2C通信模式时钟信号

PB9

BMP280 SDA引脚

I2C通信模式数据信号

PB1,10,11

LED阴极

LED信号控制

PB2, BOOT0

BOOT1, BOOT0

启动模式选择电路

PB12,13 PA12,15

微动开关

独立按键引脚

PA9,10

D-, D+

串口下载电路

PA13,14

SWDIO, SWCLK

ST-link下载电路

PB3,4,5,6

ULN2003 7B,6B,5B,4B引脚

CPU脉冲输入端

PB7

OLED SDA引脚

I2C通信模式数据信号

PB8

OLED SCL引脚

I2C通信模式时钟信号

 

洞洞板实物验证图

 

最终成品图

 

继电器驱动电路因为引脚配置问题验证失败,经测试可以忽略,可拉一条信号线直接驱动继电器以控制电机的启停。

 

手机端上位机设计

 

PC 端上位机设计

 

上位机设计均基于阿里云教程

 

数据分析表

测试对象

具体操作

数据记录

结果分析

BMP280

(室温)

暴露于室内环境

28℃

与标准温度计示值26.8℃相比结果偏大,初步分析为电路板工作温度影响

BMP280

(体温)

用手指捏住

BMP280传感器

33℃

与手指表皮一般温度基本相同

BMP280

(大气压力)

暴露于室外环境

100Kpa

由气象局当地气压数据100.1Kpa可知,气压测量结果基本无误

ADXL335

电路板平放

X:19

Y:19

Z:23

Z 轴受重力影响示值偏大,XY 轴示值相同,符合预期结果

ADXL335

X 轴)

电路板侧放

X:23

Y:19

Z:19

X 轴受重力影响示值偏大,YZ 轴示值相同,符合预期结果

ADXL335

Y 轴)

电路板直立

X:20

Y:23

Z:19

Y 轴受重力影响示值偏大,X 轴示值与平放时相比示值偏大,初步分析为传感器焊接未完全水平导致

ADXL335

Z 轴)

电路板倒放

X:19

Y:19

Z:15

Z 轴受重力影响示值偏小,XY 轴示值相同,符合预期结果

 

最终,在软硬件结合下,整个设计的各个模块功能基本实现,成功利用因特网实现了智慧传感系统,满足了系统设计要求。

设计图

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