摘 要

本项目研制的是以STM32单片机作为核心，对传感器检测所得信号数字化，通过WIFI无线局域网发送到指定服务器的多功能无线采集终端设备。该终端硬件设计包括：MCU最小系统、板载电源模块、模数转换电路、WIFI无线模块以及其他外围电路；该嵌入式电路设备软件设计主要包含：模数转换（电流和电压）、WIFI无线通讯设置、MCU滤波程序处理等程序；实现标准Ⅲ型变送器的无线数据采集过程。“工业4.0”构想的实现离不开设备数据的高效便捷的采集、传输及处理过程，本设备是处在其传输阶段，也可进行简单的数据处理工作；物联网的概念正在不断改造我们的生活中使用的许多设备，目前，各大厂商都在为自己的产品增加无线互联、远程操控的功能，本项目所研制的设备就可以帮助这些厂商快速经济的改造其设备。

关键词: STM32；无线；数字化；WIFI

Abstract

This project is the development of the STM32 microcontroller as the core of the sensor detection of the digital signal, through the WIFI wireless LAN to the designated server of the multifunction wireless acquisition terminal equipment. The terminal hardware design include: MCU minimum system, onboard power supply module, A/ D conversion circuit, Wi-Fi wireless module and other peripheral circuit; the embedded circuit equipment software design mainly includes: analog to digital conversion (current and voltage), Wi-Fi wireless communication settings, the MCU filtering handler program; to achieve standard type III transmitter wireless data acquisition process. The realization of industrial 4.0 "concept is inseparable from the device data, convenient collection, transmission and processing process, the equipment is in the transfer phase, can also be used for simple data processing, the concept of Internet of things are constantly being reinvented our life in the use of many devices, at present, the major manufacturers are in add wireless Internet, remote control functionality to their products, the projects of the development of equipment can help these companies rapid economic transformation of the equipment.

Key words: STM32; wireless; digital; WIFI

目 录

第1章 绪论 1

1.1研制背景及意义 1

1.2国内外研制现状 1

1.3本文研究内容及其结构 2

1.3.1 研究内容 2

1.3.1 本文结构 2

第2章 多功能无线采集终端技术原理综述 3

2.1单片机基本工作原理及其外部模块通讯技术 3

2.1.1 STM32F103单片机简介 3

2.1.2外部模块通讯技术 4

第3章 多功能无线采集终端系统硬件电路设计 8

3.1 多功能无线采集终端系统硬件需求 8

3.2 多功能无线采集终端系统硬件选型 8

3.3 多功能无线采集终端原理图模块化设计 10

3.3.1 单片机最小系统设计 10

3.3.2板载电源电路模块设计 12

3.3.3模数转换电路模块设计 13

3.3.4网络通讯模块电路设计 14

3.3.5 人机交互电路模块设计 15

3.4 多功能无线采集终端多层印刷电路板绘制 16

3.4.1多功能无线采集终端多层印刷电路板绘制软件 16

3.4.2 多功能无线采集终端布线规则 17

3.4.3 多功能无线采集终端印刷电路模块化设计 18

3.4.4 硬件设计效果图 22

3.5 电路焊接制作 23

3.5.1 电路焊接工具及准备 23

3.5.2 电路焊接制作成果 23

第4章 多功能无线采集终端系统软件设计 24

4.1 多功能无线采集终端软件设计方案 24

4.1.1 多功能无线采集终端软件设计工具及调试方法 24

4.1.2 多功能无线采集终端软件设计思想 25

4.2 多功能无线采集终端软件模块化设计 26

4.2.1 初始化硬件设备模块设计 26

4.2.2 LED控制模块设计 26

4.2.3 OLED控制模块设计 27

4.2.4 按键操作模块设计 27

4.2.5 AD7792模块设计 28

4.2.6 网络通讯软件模块设计 28

4.3 调试工作 29

第5章 多功能无线采集终端系统验证 30

5.1 实验验证 30

5.1.1需验证的指标 30

5.1.2实验设计 31

5.2 结果分析 34

第6章 全文总结与展望 36

6.1 全文终结 36

6.2 工作展望 37

参考文献 38

附件 39

致谢 40

第1章 绪论

1.1研制背景及意义

随着工业4.0和物联网的不断发展，必定会改变这个时代的工业生产和人类生活习惯；同时也造就了这个时代对越数据收集、分析和应用的巨大需求。

传感变送器是数字化时代担当数据收集的急行军，也是更新换代最为迅速的器件，为了解决原有器件接线复杂和目前对传感信号传入云端的需求，本项目指在将标准Ⅲ型变送器信号^[1]，经过设备处理传送到云端。用户及企业可对原本分散的数据来源，进行集中监控管理，节省了大量线路维护成本，为大数据、云计算及平行理论的实现奠定坚实的样本材料。

1.2国内外研制现状

三位德国学者在2011年汉诺威博览会上提出“工业 4.0”构想；随后德国工业制造企业积极参与“工业4.0”的制定工作。实际上世界主要工业国家都在积极布局工业未来改革的规划图。美国有“先进制造业国家战略计划”，其内容包含了工业 4.0设想的全部技术，甚至更加具体，有过之而无不及之处。日本的“科技工业联盟”和欧盟国家出台的相应的规划，从万联网到物联网，应有竟有^[2]。

2014年，中国出版了《工业 4.0》一书是由德国产学研专家为阐述这一战略设想而合著的，随之而来的是全国上下各种各样的“工业 4.0” 热点新闻、研讨会，引发了无休的讨论与报道。而中国科学家于2007年启动，历时两年多，制定了面向我国2050年科技发展路线图《创新2050：科技革命与中国的未来》，在信息、安全、制造等领域已经阐述了“工业 4.0”所包含的几乎全部技术元素，却没有像工业4.0那样受人关注^[3]。