stm32的无线温湿度设计

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引言
无线温湿度控制器的发展背景
本论文构建一款以STM32F103C8T6当作主控核心的无线温湿度控制器，这款系统把在C语言程序代码的操控下实现对系统里面每一个模块的操控，完成一种高性能的无线温湿度控制器系统。使用处理器芯片来对无线温湿度控制器系统进行控制可以实现三大方面的优秀性能：系统开发成本大幅度减少，程序代码设计完成，能够把同一个软件代码应用于一切产品中，无需进行针对性更改，因此对开发成本来说，不论是在时间上还是费用上，都得到了大幅度的降低，而传统无线温湿度控制器系统内部以模拟电路为主，而模拟器件之间的差别使得每个被设计出来的产品都具备多多少少的区别，研发人员需要花费很多时间来对各个产品进行微调。电路功能完成全面的程控化，各项效果的执行不再以模拟电压电流信号的传输当作基准，而是使用数字脉冲信号来传输信号，由于数字信号在传输过程中比模拟信号含有高出很多倍的抗干扰性，因此这将使得无线温湿度控制器工作性能更为稳定，大幅度降低了错误执行的发生。系统具备可更新性，即系统开发人员能够随时将优化过的新软件代码重新下载到无线温湿度控制器中，以此实现系统性能的提升，而之前传统无线温湿度控制器就不具备这项功能，如果电路实现了固化，则很难完成更新乃至是永远没有办法得到任何性能优化，而这种单片机式无线温湿度控制器的出现全盘颠覆了这种尴尬局面。
无线温湿度控制器的发展现状
对国内的无线温湿度控制器产品市场进行调研之后看出如今六成以上的无线温湿度控制器产品来自于进口，而国产的品牌优势却不是很明显，这主要和我国国内对于无线温湿度控制器系统的研发起步较晚有较大关系，而作为后起之秀，我国的研究人员加大了对无线温湿度控制器的研究力度，每隔一段时间他们都会发布他们最新的研究成果。2016年的行业研究报告显示，以处理器芯片当作主控的无线温湿度控制器在此行业的市场占有率实现50%以上，相比去年上涨近10%，此数据强有力的表示通过控制器芯片设计完成的无线温湿度控制器正在被越来越多的人所接受，它所表现出来的高性价比是其它产品所无法比拟的，也正因为如此越发多的人开始了对无线温湿度控制器系统的设计和制造。
主要内容
本课题主要对一款基于STM32微处理器的无线温湿度控制器进行了软硬件方面的全面 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072# 
设计，实现了对周围环境中温度、湿度两项参数的快速准确检测，并且能够通过蓝牙3.0协议将检测到的数据快速发送到手机APP上进行显示，该系统还可以对温湿度进行一定的调控作用。
系统的方案设计
基于对无线温湿度检测传输系统的预期功能指标的设计，确立了在STM32F103C8T6微处理器控制系统中所要实现的驱动任务，本部分将通过绘制Visio绘制硬件框图的形式来对系统的实现原理进行阐述，如图中框图所示，整个系统是以意法半导体公司研发的STM32F103C8T6型微处理器作为主控部分，它内部以CORTEXM3型ARM内核作为CPU，这款CPU在72MHz时钟频率工作下将能够对片外的HC06型蓝牙模块、DHT11温湿度传感器、继电器及其驱动器、液晶屏等部分进行快速有序的驱动，这个芯片是一款精简型的STM32处理器，具有PA、PB以及PC部分管脚，PD~PG等管口没有被集成进来，考虑到本系统对于GPIO可控管脚的需求量较小，只有液晶屏驱动电路需要消耗11个普通GPIO管脚，其他各传感器只需消耗1~2个GPIO管脚，所以这款芯片能够为无线温湿度检测系统带来极高的性价比。
这款ARM内核系统所要解决的核心问题是将检测到的温湿度等参数能够通过蓝牙无线通信方式送入用户的手机蓝牙APP上进行实时显示，为了实现这两个关键功能，本课题将通过下图中的HC06型蓝牙集成模块以及DHT11温湿度传感器两个关键模块来实现，下面首先对温湿度参数的采集功能进行设计，本课题将DHT11温湿度传感器的单总线接口DQ与STM32微处理器的PB11管脚直接相连，由于这款传感器在正常工作时的时钟信号以及数据信号都通过DQ单总线进行收发，所以只需要使用到STM32微处理器的一个普通GPIO即可，工作状态下STM32微处理器将以200毫秒周期定期向DHT11传感器获取当前测得的温湿度检测结果，这款传感器的信号输出形式是40字节长度的数字信号，因此在实际工作时STM32微处理器的PB11管脚将处于对DHT11的持续驱动状态。
接下来对无线数据发射电路进行设计，本课题能够实现将DHT11温湿度传感器检测到的温度和湿度两个数据通过蓝牙3.0协议向已配对的蓝牙用户进行发射，为此本课题配置了下图中的HC06型蓝牙驱动电路，由于这款蓝牙收发器具有高度集成特性，只需要通过一个UART接口即可实现驱动，它的对外接口只有TXD和RXD两个收发管脚，考虑到本课题使用到STM32F103C8T6的内部资源情况，PA9和PA10是UART1串口，所以决定将HC06蓝牙连接在这两个管脚上，在发射检测到的温度和湿度数据时，STM32通过其PA10管脚将温湿度数据一位一位送入到HC06蓝牙内部，其内部主控部分将此串温湿度数据进行检测并进行调制，根据内部集成的蓝牙3.0协议将其调制到2.4GHz的ISM频段进行发射，这样就实现了温湿度数据的无线发射功能设计。
在对检测到的数据显示方面本课题将采用液晶屏来实现显示效果，考虑到为了实现较为清晰的显示效果并且能够实现对大量数据的同时显示，对目前微处理器系统中常用的LCD1602液晶屏以及LCD12864液晶屏进行比较后发现，前者体积小，但是像素不如后者，但是考虑到本系统只需要对温湿度等一些数据进行更新显示，所以不需要使用较高像素的LCD12864显示屏，本课题将采用PA口的低八位GPIO管脚对LCD1602液晶屏进行驱动，通过并行方式的快速数据传输方式实现对温湿度测量数据的快速显示刷新。

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