Система сбора данных на базе микроконтроллера семейства stm32
ВВЕДЕНИЕ Современный мир радиотехнических систем невозможно представить без специализированного оборудования, которое управляется программными средствами. Большинство такого оборудования разработано на базе микроконтроллеров. Например: цифровые устройства формирования и обработки сигналов, цифровые измерительные и вычислительные устройства и т.д.
Использование микроконтроллеров улучшило эксплуатационные характеристики, такие как надёжность, потребление энергии, размеры, массу, стоимость, многие технические параметры систем, расширило функционал и открыло широкие возможности реализации сложных алгоритмов обработки сигналов, приближающиеся к оптимальным. Поэтому для студентов, обучающихся по направлению «Радиотехника» на дисциплине «Микропроцессорные устройства» важно изучить теоретический материал и правильно применять его на практике.
Данная работа направлена на создание стенда с системой сбора данных, с помощью которого студенты имеют возможность познакомиться с архитектурой
СОДЕРЖАНИЕ
Перечень сокращений7
Введение8
1.Общие понятия о системах сбора данных9
2.Стенд и его компоненты14
2.1.Назначение14
2.2.Структурная схема стенда14
2.3.Датчик температуры15
2.4.Отладочная плата18
2.5.Микроконтроллер20
2.6.Аналого-цифровой преобразователь22
2.7.Дисплей23
2.8.Используемые интерфейсы передачи данных24
2.9.Подключение модулей к отладочной плате26
3.Настройка проекта27
4.Программное обеспечение стенда34
4.1.Общий алгоритм программного обеспечения34
4.2.Сбор данных с аналого – цифрового преобразователя35
4.3.Библиотека для работы с дисплеем36
4.4.Преобразование данных36
4.5.Запись данных в массив37
4.6.Выполнение и результат программного обеспечения38
5.Обработка и визуализация данных40
5.1.Чтение файла с данными40
5.2.Построение графиков41
5.3.Представление статистических характеристик42
6.Обеспечение качества разработки программы, программного продукта44
Заключение45
Список использованных источников46
Приложение А48
Приложение Б62
Приложение В73
Приложение Г75
Приложение Д79
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Википедия: система сбора данных [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Система_сбора_данных (дата обращения: 26.04.2023)
Что такое системы сбора данных? [Электронный ресурс] URL: https://dewesoft.com/ru/blog/what-is-data-acquisition (дата обращения: 27.04.2023)
Сбор данных, общая информация, подбор [Электронный ресурс] URL: https://www.tmljp.ru/information/sbor_dannykh_obshchaya_informatsiya_podbor/ (дата обращения: 27.04.2023)
Датчики: Справочное пособие // В. М. Шарапов, Е. С. Полищук, Н. Д. Кошевой и др.; под общ. ред. В. М. Шарапова, Е. С. Полищука. М.: Техносфера, 2012. 232 - 246 с.
Модуль датчика температуры KY – 028 [Электронный ресурс] URL: https://www.chipdip.ru/product0/8009337842 (дата обращения: 30.04.2023)
Модуль датчика температуры KY – 013 [Электронный ресурс] URL: https://www.chipdip.ru/product0/8009337841 (дата обращения: 30.04.2023)
User Manual UM1724 [Электронный ресурс] URL: https://www.st.com/resource/en/user_manual/um1724-stm32-nucleo64-boards-mb1136-stmicroelectronics.pdf (дата обращения: 01.05.2023)
Шамров М. И., Программирование микроконтроллеров семейства CORTEX – M: Учебное пособие. М.: Российский университет транспорта (МИИТ), 2020. – 15 с.
Микроконтроллеры 8051, PIC, AVR и ARM: отличия и особенности [Электронный ресурс] URL: http://digitrode.ru/computing-devices/mcu_cpu/1253-mikrokontrollery-8051-pic-avr-i-arm-otlichiya-i-osobennosti.html (дата обращения: 02.05.2023)
Carmine Noviello, Mastering STM32, August 2018. – 377p.
Дисплеи [Электронный ресурс] URL: https://3d-diy.ru/wiki/arduino-displei/ (дата обращения: 04.05.2023)
Модуль дисплея 1602А [Электронный ресурс] URL: https://www.chipdip.ru/product0/8010373330 (дата обращения: 04.05.2023)
Павлов В. А., Интерфейсы периферийных устройств: учеб. пособие для
вузов. – Саров, 2010. – 164 с.
Ключев А. О., Ковязина Д. Р., Петров Е. В., Платунов А. Е., интерфейсы
периферийных устройств. СПб.: СПбГУ
В работе используется интегрированная среда разработки STM32CubeIDE. STM32CubeIDE – это усовершенствованная платформа разработки на языках C/C++ с периферийной конфигурацией, генерацией кода и функциями отладки для микроконтроллеров и микропроцессоров STM32 [15].
После создания нового проекта предлагается выбрать микроконтроллер из списка. Выбрав нужный микроконтроллер (в работе STM32L152RE), открывается окно настройки проекта, вид окна представлен на рисунке 13.
Рисунок 13 – Начальное окно настройки проекта
Слева находятся вкладки с настройками параметров, справа представлен вид чипа с пинами.
Сначала необходимо включить тактирование для микроконтроллера. Для этого во вкладке System Core переходим в раздел RCC (Reset and Clock Control) и в поле высокоскоростное внешнее тактирование (HSE) выбираем CrystalCeramic. Можно заметить, что на чипе подключились два пина от резонатора. Вид окна с настройкой внешнего тактирования изображен