1、 课 程 设 计 书 嵌入式系统实训嵌入式系统实训 学院学院 姓名姓名 学号学号 组别组别 嵌入式系统实训报告书 1 设计概述 1 2 设计方案 1 2.1 详细设计方案 2 2.1.1 电源模块 2 2.1.2 主芯片模块 . 2 2.1.3 WIFI 模块 3 2.1.4 霍尔传感器模块 . 3 2.1.5 开关磁阻电机 . 4 2.1.6 电路板抗干扰设计 5 2.2 软件设计方案 6 3 手机客户端 APP 设计 . 6 3.1 开发环境的搭建 6 3.2 手机APP 的主要功能模块 . 7 4 软件件调试过程和结果 15 5 课程总结 19 嵌入式系统实训报告书 1 1 1 设计概述
2、设计概述 能源是经济发展和社会进步的支柱， 能源问题成为当今世界各国尤其是发达 国家所要解决的头等大事。世界各国都在鼓励大力开发可再生能源。风能和太阳 能成为当下最受欢迎的新能源，也是目前可再生能源应用技术中最成熟的。本设 计基于人体运动出来的机械能转化成可利用回收的电能，是新能源的一种体现， 具有很好的开发前景和实际用途。 该设计是基于以 stm32f030 芯片为主芯片的智能发电的 PCB 主板，再利用 开关磁阻电机进行发电，将其电压和电流通过 wifi 模块发送给手机端，通过手机 上的 APP 可以显示出电流和电压值，并进行后台处理和数据保存。设计将从芯 片器件的选型再到 PCB 板的设
3、计，之后是 PCB 板的焊接，再是软件的编写与 调试，软件部分还包括手机 APP 的编写，最终完成本次设计。 1 1 设计方案设计方案 该设计方案可以划分为两个部分，第一部分是终端部分，有发电机的驱动模 块，电压电流采集模块，WiFi 模块以和主控芯片及其外设；第二部分是手机部 分，该部分主要是实现一个上位机的功能，包括接收信息，发送指令，主要有登 录界面和查询界面。两部分之间通过 WIFI来实现通信。所以总体设计框图 1 所 示： 图 2.1 总体设计方案 其中手机端的设计为纯粹的软件设计， 而智能发电系统主体的设计方案是方 案设计中的重点部分包括硬件部分的设计与软件部分的设计。 该系统的设
4、计方案 包括以下几个方面，一是小车主体电路板的设计方案，属于硬件部分的设计；二 是软件设计方案，属于软件部分的设计，主要是用于驱动硬件电路和给手机端 APP 提供操作接口。 该系统主体电路板的设计包括电源模块的设计，主芯片外围电路的设计， WiFi 模块的设计，电机驱动模块的设计，各个传感器模块的设计。软件部分的 设计包括主体函数的设计及各个功能模块的设计， 在实现了各个功能模块设计的 基础上设计出主体程序，以便可以随时中断某一个功能而去实现另外的功能。外 围设计主要是各个传感器的放置位置的选择，以便达到所需的功能。 终端部分终端部分 手机端手机端 蓝牙信号 嵌入式系统实训报告书 2 1.1
5、详细设计方案详细设计方案 2.1.1 电源模块电源模块 由于电机的驱动需要 15V 的电源，而 USB 及传感器等模块的供电需要 5V 的电源，主芯片需要 3.3V 及 1.2V 的电源。所以在电源模块的设计中需要用到 外部供电电源为 15V 的可移动电源，可以是蓄电池也可以是干电池串联而得。 5V 的电源通过对 15V 电源降压而得到， 3.3V 电源分别由 XC6206P332MR 通过 不同的外围电路来获得。 2.1.2 主芯片模块主芯片模块 主芯片在此设计中制定为 stm32f030 作为主控芯片， stm32f030 主控芯片的 外围电路包括复位电路，晶振，过芯片中的 USB 接口烧
6、录到 SPI FLASH 中， 选择的启动方式是USB启动。 当程序烧录好以后， 将启动方式转换为SPI FLASH 启动。SDRAM 中用于存放程序。 STM32F030 内部有 RC 振荡器，可以为内部的锁相环提供时钟，但同外部晶 振相比不够准确，所以本文使用外部时钟源。外部时钟源主要分为高速外部振荡 器和低速外部振荡器，高速外部振荡器主要作为芯片处理器和 STM32 外设的驱 动时钟，低速外部振荡器用于驱动窗口看门狗和实时时钟。该系统采用 8M 外部 晶振作为高速外部时钟信号的时钟源，外接两个 20p F 的贴片电容。低速外部振 荡器 是时钟源可以使用外部晶振或用户自己提供，该系统采用频率值为 32.768k Hz 的外部晶振，外接两个 10p F 的贴片电容。STM32F030 有 3 种启动方式，分为系 统复位、电源复位、备份区域复位。该系统采用电源复位，NRST 引脚与 10K 电阻串联使
