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基于stm32的可穿戴設(shè)備系統(tǒng)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料

2025-07-03 19:34本頁(yè)面
  

【正文】 戳,通過(guò)計(jì)算后把時(shí)間戳的信息轉(zhuǎn)化為年月日時(shí)分秒存到 systmtime時(shí)間結(jié)構(gòu)體中。//桌面 }} 萬(wàn)年歷系統(tǒng)內(nèi)設(shè)的萬(wàn)年歷可以提供陽(yáng)歷顯示、農(nóng)歷顯示、二十四節(jié)氣、生肖、以及實(shí)時(shí)的時(shí)分秒時(shí)間,并且可以提供時(shí)間的更改。break。break。break。break。break。break。當(dāng)用戶松開(kāi)手后則跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的功能界面沒(méi)有按鍵按下則停留在桌面狀態(tài)每過(guò)一秒則把時(shí)間刷新一次。隨后系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到桌面狀態(tài)進(jìn)入主界面,首先加載表盤顯示時(shí)間,然后系統(tǒng)一直檢測(cè)桌面圖標(biāo)的按下?tīng)顟B(tài),當(dāng)用戶按下按鍵以后,系統(tǒng)會(huì)停留在 while(!TPEN())。//畫線在對(duì)液晶操作前應(yīng)調(diào)用“LCD_Init”對(duì)液晶初始化,然后再進(jìn)行其他操作。//畫矩形extern void GUI_CircleFill(uint32 x0, uint32 y0, uint32 r, TCOLOR color)。 //設(shè)置屏幕顯示方向extern void GUI_RectangleFill(uint32 x0, uint32 y0, uint32 x1, uint32 y1, TCOLOR color)。 void LCD_Scan_Dir(u8 dir)。void LCD_WriteRAM_Prepare(void)。 //填充單色void LCD_WriteReg(u8 LCD_Reg, u16 LCD_RegValue)。 //清屏void LCD_DrawPoint(u16 x,u16 y,u16 c)。 //開(kāi)顯示void LCD_DisplayOff(void)。底層驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)定義在 GUI 文件夾中的“”和“”中,具體如下:void LCD_Init(void)。本系統(tǒng)移植了周立功公司開(kāi)發(fā)的 GUI,用來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的操作界面,TFT 彩 24 屏大量使用了 GUI 內(nèi)的相關(guān)函數(shù)。 GUI 程序的設(shè)計(jì)圖形用戶界面(Graphical User Interface,簡(jiǎn)稱 GUI,又稱圖形用戶接口)是指采用圖形方式顯示的計(jì)算機(jī)操作用戶界面。 (2) .配置:通過(guò) 配置 FATFS 的相關(guān)功能,以滿足系統(tǒng)的需要。(1) .?dāng)?shù)據(jù)類型:在 里面去定義好數(shù)據(jù)的類型。模塊的所有配置項(xiàng)都是存放在 里面,我們可以通過(guò)配置里面的一些選項(xiàng),來(lái)滿足自己的需求。doc 里面主要是對(duì) FATFS 的介紹,而 src 里面才是我們需要的源碼。FATFS 的源碼,是從 這個(gè)網(wǎng)站下載到,目前最新版本為 。除非有必要,使用者一般不用修改,使用時(shí)將頭文件直接包含進(jìn)去即可。中間層 FATFS 模塊,實(shí)現(xiàn)了 FAT 文件讀/寫協(xié)議。FATFS 的這些特點(diǎn),加上免費(fèi)、開(kāi)源的原則,使得 FATFS 應(yīng)用非常廣泛。它支持 FATlFATl6 和 FAT32,支持多個(gè)存儲(chǔ)媒介;有獨(dú)立的緩沖區(qū),可以對(duì)多個(gè)文件進(jìn)行讀/寫,并特別對(duì) 8 位單片機(jī)和 16 位單片機(jī)做了優(yōu)化。軟件流程圖如圖 所示: 21 開(kāi)始系統(tǒng)初始化加載主界面等待按鍵按下或觸摸屏按下判斷按鍵值或觸摸點(diǎn)地圖鬧鐘計(jì)步器畫板萬(wàn)年歷 秒表返回返回返回返回返回返回模式六模式五模式一模式二模式三 模式四圖 程序流程圖 文件系統(tǒng)的移植FATFS 是一個(gè)完全免費(fèi)開(kāi)源的 FAT 文件系統(tǒng)模塊,專門為小型的嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。MDK v5 支持完整的微控制器系列,包括 MDK v4 上的所有芯片系列,如 ARMARMCortexM0、MMM4 等 ARM 內(nèi)核芯片。其中,Software Packs 可以獨(dú)立于工具鏈進(jìn)行新芯片支持和中間庫(kù)的升級(jí)。 開(kāi)發(fā)工具介紹Keil MDK v5,該版本使用 uVision5 IDE 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境,是目前針對(duì) ARM微控制器,尤其是 ARM CortexM 內(nèi)核微控制器最佳的一款集成開(kāi)發(fā)工具。整個(gè)軟件部分分為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具介紹、程序整體框圖及思想、文件系統(tǒng)的移植、GUI 程序的設(shè)計(jì)、主要功能的實(shí)現(xiàn)共五個(gè)部分。AT+CIPSHUT 命令用來(lái)關(guān)閉移動(dòng)場(chǎng)景。AT+CIPSTART=\TCP\,\\,80 命令表明建立 TCP 鏈接,連接到 IP 地址 。AT+CIPQRCLOSE=1 命令用來(lái)設(shè)置加速遠(yuǎn)程斷開(kāi)連接。AT+CIPMUX=0 表示表示將模塊設(shè)置為單鏈接方式。AT 指令集必須以 AT 開(kāi)頭,以空格鍵結(jié)束,通常模塊的響應(yīng)會(huì)緊隨 AT 指令之后。 AT 指令集AT 指令集是一個(gè)指令的集合,它包含了所有的對(duì) GSM 模塊操作的指令,包括接打電話、收發(fā)短信、連接 GPRS 等等。在本系統(tǒng)中,我們使用單片機(jī)的串口 2 與 GSM 模塊的TTL 接口相連。如果長(zhǎng)時(shí)間快閃沒(méi)有變成慢,應(yīng)長(zhǎng)按啟動(dòng)鍵會(huì)關(guān)機(jī)模塊,檢查天線, SIM 卡片的固定情況,還有檢查 SIM 卡片是否能正常使用。 SIM900A 模塊初始化本系統(tǒng)使用的 SIM900A 模塊是由 12V 1A 電源供電的,在 SIM900A 初始化時(shí),先給 SIM900A 模塊上電,然后長(zhǎng)按開(kāi)機(jī)按鈕,此時(shí)開(kāi)機(jī)指示燈會(huì)變亮,當(dāng)開(kāi)機(jī)指示燈快閃時(shí)松開(kāi)開(kāi)機(jī)按鈕,此時(shí) SIM900A 模塊正在初始化并且注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)。模塊實(shí)物圖如圖 所示,GPS 芯片引腳圖如圖 所示,詳細(xì)電路連接圖參見(jiàn)附錄一?,F(xiàn)在運(yùn)行的“GPS”系統(tǒng)是由 24 顆工作衛(wèi)星和 4 顆備用衛(wèi)星組成,它們分布在 6 個(gè)等間距的軌道平面上,每個(gè)軌道面上有 4 顆工作衛(wèi)星,衛(wèi)星軌道接近圓形, 17 用戶在任何時(shí)間都至少能看到 4-6 顆衛(wèi)星,定位一次僅需幾秒鐘,可實(shí)現(xiàn)全球范圍連續(xù)的、近實(shí)時(shí)的定位、測(cè)速與授時(shí)。當(dāng) PB8 配置為低電平時(shí),三極管 Q1 基極與發(fā)射極沒(méi)有 的導(dǎo)通壓降,Q1 此時(shí)為截止?fàn)顟B(tài),此時(shí)集電極不能被發(fā)射極拉低,從而蜂鳴器兩端沒(méi)有施加電壓,則不會(huì)發(fā)聲。如圖 所示,由于單片機(jī) IO 口輸出電流有限,所以我們的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路通過(guò) NPN 三極管 S8050 放大電流,從而驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲,同時(shí)在三極管的基極要加限流電阻。 圖 蜂鳴器電路在本系統(tǒng)中,蜂鳴器用作鬧鈴。同時(shí)我們也可以存儲(chǔ)我們喜歡的字體,如華文行楷等。圖 W25Q64 電路圖擴(kuò)展 Flash 為了是存儲(chǔ)漢字字庫(kù)以及圖片,因?yàn)?STM32F103ZET6 本身只具OIHQ 16 有 512K Flash,如果用來(lái)存放字庫(kù),肯定不夠,外擴(kuò)的 Flash 可以存放 32*32字體 GBK 碼字庫(kù),16*16 字體 GBK 碼等字庫(kù),而且還存放了系統(tǒng)的桌面圖片、背景圖片。該芯片與單片機(jī)之間的通信方式為 SPI 總線,如圖 所示我們并沒(méi)有用軟件模擬 SPI 總線時(shí)序,而是采用了 STM32 自帶的硬件 SPI 接口 SPI2,這樣傳輸速度會(huì)更快。WP 接地,關(guān)閉寫保護(hù)功能。圖 24C02 引腳圖表 24C02 引腳功能說(shuō)明管 腳 名 稱 功 能A0﹑ A1﹑ A2 器 件 地 址 選 擇SDA 串 行 數(shù) 據(jù) /地 址SCL 串 行 時(shí) 鐘WP 寫 保 護(hù) 15 VCC 電 源VSS 地24C02 接口電路設(shè)計(jì)如圖 所示。24C02 串行 E2PROM 是基于 I2C 總線的存儲(chǔ)器件,遵循二線制協(xié)議,它具有接口方便,體積小,數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點(diǎn)。STM32F103ZET6 提供了數(shù)據(jù)備份寄存器,但是只能保存 42 個(gè) 16 位數(shù)據(jù),這對(duì)于本設(shè)計(jì)而言不能滿足需求。STM32F103ZET6 集成了 3 個(gè) SPI 接口,方便系統(tǒng)的控制。電路圖如圖 所示: 14 CD/AT31M2VS4LK560789GNWPsdcarIOR.圖 SD 卡電路圖系統(tǒng)中 SD 卡的主要作用是存儲(chǔ)接收到的地圖圖片。SD 卡管腳定義如表 :表 SD 管腳定義Pin SD 4bit mode SPI mode1 CD/DAT[3] Data line 3 CS Card Select2 CMD Command line DI Data input3 VSS1 Ground VSS1 Ground4 VDD Supply voltage VDD Supply voltage5 CLK Clock SCLK Clock6 VSS2 Ground VSS2 Ground7 DAT[0] Data line 0 DO Data output8 DAT[1]Data line 1 orInterrupt(optional)IRQ Interrupt9 DAT[2]Data line 2 orRead Wait(optional)NC Not Used在 SPI 模式下,1 腳 8 腳保留(未使用)、2 腳片選端、3 腳數(shù)據(jù)輸入端、4 腳 6 腳電源與地端、5 腳時(shí)鐘信號(hào)端、7 腳數(shù)據(jù)輸出端。但是 SD 模式相對(duì)就比較復(fù)雜。圖 MPU6050 實(shí)物與引腳圖電路連接圖如圖 所示: 圖 MPU6050 電路連接圖 13 SD 卡SD 卡(Secure Digital Memory Card)是一種基于 FLASH 的新型存儲(chǔ)設(shè)備,它具有傳輸速度快、體積小、容量大、移動(dòng)靈活、安全性能好等特點(diǎn)。因此本系統(tǒng)采用 IO 口模擬 IIC 的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。模塊實(shí)物圖片與接口原理圖如圖 所示。MPU6050 的陀螺儀和加速度儀分別有 3 個(gè) 16 位 AD 轉(zhuǎn)換器將采集的數(shù)據(jù)數(shù)字化輸出。將這九軸的數(shù)據(jù)利用 DMP(Digital Motion Processor)進(jìn)行數(shù)據(jù)解算,進(jìn)而就能輸出完整的姿態(tài)融合解算數(shù)據(jù)。選擇 VBAT、Temp 和 AUX 時(shí)可以配置為單端模式;作為觸摸屏應(yīng)用時(shí),可以配置為差分模式,這可有效消除由于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的寄生電阻及外部的干擾帶來(lái)的測(cè)量誤差,提高轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度。參考電壓值直接決定 ADC 的輸入范圍,參考電壓可以使用內(nèi)部參考電壓,也可以從外部直接輸入 1V~VCC 范圍內(nèi)的參考電壓(要求外部參考電壓源輸出阻抗低)。圖 FSMC 寫 NOR 的時(shí)序圖 觸摸屏控制芯片 XPT2046 簡(jiǎn)介XPT2046 是一種典型的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(SAR ADC),包含了采樣/保持、模數(shù)轉(zhuǎn)換、串口數(shù)據(jù)輸出等功能。STM32F103ZET6 有 FSMC 功能,它支持 8080 通訊接口,直接由 FSMC 控制GRAM,實(shí)現(xiàn) LCD 屏快速地刷屏。支持 262K/65K 色,數(shù)據(jù)位為8/16 位可選,控制器為 ILI9341。程序的調(diào)試、下載都通過(guò) JTAG 接口來(lái)完成。復(fù)位電路如圖 所示: 8 1KR4es2VCSWPB0pF9aGNDET圖 STM32F103ZET6 復(fù)位電路圖(4) JTAG 接口本系統(tǒng)使用的 JTAG 接口由 5 個(gè)管腳組成。系統(tǒng)采用 8MHz 晶振,如圖 所示:Yp_圖 STM32F103ZET6 外部晶振振蕩電路圖(3) 復(fù)位電路STM32F103ZET6 外部復(fù)位輸入管腳(RST)為低電平有效。選擇外部高速時(shí)鐘作為片內(nèi)時(shí)鐘來(lái)源,主振蕩器由 OSC0 輸入管腳輸入一個(gè)外部單端時(shí)鐘信號(hào)或在 OSC0 輸入管腳和 OSC1 輸出管腳之間連接一個(gè)外部晶體。 +mB圖 供電系統(tǒng)電路圖(2) 晶振振蕩電路STM32F103ZET6 有 4 個(gè)時(shí)鐘源可供使用。C8 可以防止電感效應(yīng)而產(chǎn)生的自激,C12 用來(lái)減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化而引起的高頻干擾。 是艾邁斯公司推出的具有單輸出 LDO、固定電源()、內(nèi)部電流限制、過(guò)流保護(hù)特性的線性穩(wěn)壓器。 STM32F103ZET6 外圍電路介紹(1) 供電系統(tǒng)電源是電子設(shè)備中必不可少的一部分,它為設(shè)備提供了能量。 6 PE2/TRACKFSM_31D0945VB7OIN8UGWref+HXLJ?Z圖 STM32F103ZET6 引腳圖由以上數(shù)據(jù)可以看出,本系統(tǒng)所選 MCU 性能十分卓越。配合廉價(jià)的 JLINK,實(shí)現(xiàn)高速低成本的開(kāi)發(fā)調(diào)試方案。(7).2 個(gè) I2C 總線模塊、2 個(gè) IIS 總線模塊,12 位、16 通道 AD 轉(zhuǎn)換模塊。(5).42 個(gè) 16 位的后備寄存器(可以理解為電池保存的 RAM),利用外置的紐扣電池,和實(shí)現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保存功能。(3).12 通道直接內(nèi)存訪問(wèn)控制器(DMA)。主要特性如下:(1).512K 片內(nèi) FLASH(相當(dāng)于硬盤),64K 片內(nèi) RAM(相當(dāng)于內(nèi)存),片內(nèi)FLASH 支持在線編程(IAP)。STM32 具有 MCU 應(yīng)用領(lǐng)域的 32 位處理器的性能,STM32 系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的 ARM CortexM3 內(nèi)核單片機(jī)。下面將對(duì)這些模塊分別介紹。基于以上考慮,本設(shè)計(jì)采用方案一。方案一可以精確地檢測(cè)到用戶行走時(shí)在三個(gè)軸上的加速度變化,配合算法,識(shí)別出用戶行走的姿態(tài)并記錄。方案二:不使用加速度傳感器模塊。將這九軸的數(shù)據(jù)利用 DMP(Digital Motion Processor)進(jìn)行數(shù)據(jù)解算,進(jìn)而就能輸出完整的九軸的姿態(tài)融合解算數(shù)據(jù)。 加速度傳感器方案方案一:使用 MPU6050 加速度傳感器模塊。而且,LCD 彩屏還可以支持觸屏,方便系統(tǒng)的控制。這些優(yōu)點(diǎn)是點(diǎn)陣式液晶無(wú)法超越的。TFT 彩屏在消費(fèi)電子產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用,它支持 26 萬(wàn)色的顯示,顯示效果十分細(xì)膩,此 LCD屏使用 INTEL 的 8080 接口,STM32F103ZET6 帶有 FSMC 功能,支持 Intel 8080和 Motorola 6800 的模式,LCD 屏內(nèi)部的 GRAM 直接由 FSMC
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