基于stm32的可穿戴设备系统-毕业设计说明书

基于stm32的可穿戴设备系统-毕业设计说明书内容摘要：

VSS94VDD95PC6/I2S2_MCK/TIM8_CH1/SDIO_D696PC7/I2S3_MCK/TIM8_CH2/SDIO_D797PC8/TIM8_CH3/SDIO_D098PC9/TIM8_CH4/SDIO_D199PA8/USART1_CK/TIM1_CH1/MCO100PA9/USART1_TX/TIM1_CH2101PA10/USART1_RX/TIM1_CH3102PA11/USART1_CTS/CAN_RX/TIM1_CH4/USBDM103PA12/USART1_RTS/CAN_TX/TIM1_ETR/USBDP104PA13/JTMS_SWDIO105NC106VSS107VDD108PA14/JTCK_SWCLK109PA15/JTDI/SPI3_NSS/I2S3_WS110PC10/UART4_TX/SDIO_D2111PC11/UART4_RX/SDIO_D3112PC12/UART5_TX/SDIO_CK113PD0/FSMC_D2114PD1/FSMC_D3115PD2/TIM3_ETR/UART5_RX/SDIO_CMD116PD3/FSMC_CLK117PD4/FSMC_NOE118PD5/FSMC_NWE119VSS120VDD121PD6/FSMC_NWAIT122PD7/FSMC_NE1/FSMC_NCE2123PG9/FSMC_NE2/FSMC_NCE3124PG10/FSMC_NCE4_1/FSMC_NE3125PG11/FSMC_NCE4_2126PG12/FSMC_NE4127PG13/FSMC_A24128PG14/FSMC_A25129VSS130VDD131PG15132PB3/JTDO/TRACESWO/SPI3_SCK/I2S3_CK133PB4/JNTRST/SPI3_MISO134PB5/I2C1_SMBAI/SPI3_MOSI/I2S3_SD135PB6/I2C1_SCL/TIM4_CH1136PB7/I2C1_SDA/FSMC_NADV/TIM4_CH2137BOOT0138PB8/TIM4_CH3/SDIO_D4139PB9/TIM4_CH4/SDIO_D5140PE0/TIM4_ETR/FSMC_NBL0141PE1/FSMC_NBL1142VSS143VDD144U?STM32F103ZET6 图 STM32F103ZET6引 脚图 由以上数据可以看出，本系统所选 MCU 性能 十分卓越。 无论是传统 51 单片机或增强型 51 单片机还是 RISC 的 8 位 AVR 单片机还是 16位的 MSP430 单片机，本处理器在 Flash、 RAM、工作频率以及外设上具有绝对的优势，性价比较 高。 STM32F103ZET6 外围电路介绍 (1) 供电系统 电源是电子设备中必不可少的一部分，它为设备提供了能量。 STM32F103ZET6电源电压为 ，电源芯片采用艾迈斯公司的。 迈斯公司推出的具有单输出 LDO、固定电源（ ）、内部电流限制、过流保护特性的线性稳压器。 USB 或 5V锂电池 经过 产生 的直流电源供系统使用。 C8 可以防止电感效应而产生的自激， C12 用来减小由于负载电流瞬时变化而引起的高频干扰。 如图 为供电系统电路图。 8 5V 转 降压模块GND1 OUT2IN3U9C12104C77104C8104C7610μFC13220uFR5910R+5VS6双刀单柄开关GNDF1500mAVUSB5V+VDDAVCC +5V 图 供电系统 电路图 (2) 晶振振荡电路 STM32F103ZET6 有 4个时钟源可供使用。 分别是内部 高速时钟（ HSI），内部低速时钟（ LSI）、外部高速时钟（ HSE），外部低速时钟（ LSE）。 选择外部高速 时钟作为 片内时钟来源， 主振荡器由 OSC0 输入管脚输入一个外部单端时钟信号或在 OSC0 输入管脚和 OSC1 输出管脚之间连接一个外部晶体。 如果主振荡器作为 PLL 的时钟参考源，那么支持的晶体的频率范围为。 系统采用 8MHz 晶振，如图 ： Y28M1MR222pFC2922pFC28GNDOSC_INOSC_OUT 图 STM32F103ZET6外部晶振振荡电路图 (3) 复位电路 STM32F103ZET6 外部复位输入管脚（ RST）为低电平有效。 按下按键 S2 能对系统复位。 复位电路如图 所示 ： 9 1KR4Res2VCCS1SWPB100pFC9CapGNDRESET 图 STM32F103ZET6复位电路图 (4) JTAG 接口 本系统使用的 JTAG 接 口由 5个管脚组成。 数据由 TDI 引脚 串行发至控制器 ，然后通过 TDO 引脚 从控制器串行输出。 程序的 调试、下载都 通过 JTAG 接口来完成。 电路图如图 所示 ： VDD1VDD2TRST3GND4TDI5GND6TMS/SWDIO7GND8TCK/SWCLK9GND10NC11GND12TDO/SWO13GND14RESET15GND16NC17GND18NC19GND20JTAGGNDVCC R8 10KR7 10KR9 10KR6 10KR5 10KGND 图 STM32F103ZET6JTAG接口电路 TFT彩屏 系统采用的彩屏分辨率为 240*320， 寸。 支持 262K/65K 色，数据位为8/16 位可选，控制器为 ILI9341。 电路连接图 如图 所示 ： 10 LCD_CSWR/CLKRSTDB2DB4DB6DB8DB11DB13DB15DB17BLGNDMISOT_PENT_CS CLKMOMOSIBL_VDDGNDGNDDB16DB14DB12DB10DB7DB5DB3DB1RDRSGNDJ4TFT_LCD104C10Cap104C6Cap104C11CapGNDGND GNDVCC PG12PD5RESETPD15PD1PE8PE10PE12PE14PD8PD10PB0VCC GNDPF8PF10PB2 PB1PF9VCC PD9PE15PE13PE11PE9PE7PD0PD14PD4PG0GND+5VLCD 模块GNDGND 图 TFT彩屏电路连接 图 TFT 彩屏 引脚功能 如 表 所示 ： 表 TFT彩屏引脚功能表 DB0DB15 16 位数据线 CS 片选信号输入 RS 指令数据选择信号 WR 写信号开关 RD 读信号开关 RESET 复位 T_CS 触摸屏片选端 T_PEN 触摸屏笔中断 BL 液晶背光选择端 MISO 串行数据输出端 MOSI 串行数据输入端 GND 地 本 LCD 模块的 LCD 屏内部集成 使用 8080 接口的 ILI9341 驱动 芯片，对 LCD屏的控制其实是通过控制 ILI9341 芯片实现的， ILI9341 内部的 GRAM 的每个存 11 储单元都对应着 LCD 屏的一个 像素点，通过往 GRAM 中写数据达到对液晶屏的控制。 STM32F103ZET6 有 FSMC 功能，它支持 8080 通讯接口， 直接由 FSMC 控制 GRAM，实现 LCD 屏快速地刷屏。 如图 为 FSMC 写 NOR的时序图。 图 FSMC写 NOR的时序图 触摸屏控制芯片 XPT2046 简介 XPT2046 是一种典型的逐次逼近型模数转换器（ SAR ADC），包含了采样 /保持、模数转换、串口数据输出等功能。 供电电压范围为 ～。 参考电压值直接决定 ADC 的输入范围，参考电压可以使用内部参考 电压，也可以从外部直接输入 1V～ VCC 范围内的参考电压（要求外部参考电压源输出阻抗低）。 X、 Y、Z、 VBAT、 Temp 和 AUX 模拟信号经过片内的控制寄存器选择后进入 ADC， ADC 可以配置为单端或差分模式。 选择 VBAT、 Temp 和 AUX 时可以配置为单端模式；作为触摸屏应用时，可以配置为差分模式，这可有效消除由于驱动开关的寄生电阻及外部的干扰带来的测量误差，提高转换准确度。 引 脚图如图 所示 ： 12 图 XPT2046管脚图 XPT2046 引 脚功能 XPT2046 有 16 个引脚，引脚功能介绍 如表 所示 ： 表 XPT2046引脚功能表 1 BUSY 忙时信号线 2 DIN 串行数据 输入端 3 /CS 片选信号输入 4 DCLK 外部 时钟输入端口 5 +VCC 电源引脚 6 XP XP 位置输入端 7 YP YP 位置输入端 8 XN XN 位置 输入端 9 YN YN 位置输入端 10 GND 地引脚 11 VBAT 电池监视输入端 12 AUX ADC 辅助输入通道 13 VREF 参考电压输入 /输出 14 IOVDD 数字电源输入端 15 /PENIRQ 笔接触中 断引脚 16 DOUT 串行数据输出端 MPU6050 模块 MPU6050 简介 MPU6050是一款整合性 6轴运动处理组件，它内部带有三轴的加速度传感器、三轴的陀螺仪、并且能通过自身的第二 IIC 接口连接外部的磁力传感器。 将这九轴的数据利用 DMP（ Digital Motion Processor）进行数据解算，进而就能输出完整的姿态融合解算数据。 利用了 DMP 进行数据解算，就降低了单片机的负荷， 13 同时缩短了开发周期，降低了开发难度。 MPU6050 的陀螺仪和加速度仪分别有 3个 16 位 AD 转换 器将采集的数据数字化输出。 该模块体积小，适用于穿戴式设备，与 STM32 进行 I2C通信。 模块实物图片 与 接口原理图 如图 所示。 STM32 内部有两路 IIC 供用户选择，但是硬件 IIC做的并不稳定，程序容易死在 IIC 通信上。 因此本系统采用 IO 口模拟 IIC 的方式进行数据通信。 MPU6050在 初始时对其寄存器进行配置，包括陀螺仪采样率、自检及测量范围等参数。 图 MPU6050实物与 引 脚图 电路 连接 图如图 ： CLKIN1NC2NC3NC4NC5AUX_DA6AUX_CL7VLOGIC8AD09REGOUT10FSYNC11INT12VDD13NC14NC15NC16NC17GND18RESV19CPOUT20RESV21RESV22SCL23SDA24U2MPU6050VIN1GND2EN3BP4VOUT5U1RT919333C31uFC110uFC4223C2104C5104C610uFC7104R5120R3120R1510R2R4R6120R710KR8120VCCGNDGNDGNDPWRLEDGNDGNDVCC VCC IIC SCLIIC SDAGNDVCC GNDGND 图 MPU6050电路 连接 图 14 SD 卡 SD 卡（ Secure Digital Memory Card）是 一种 基于 FLASH 的 新型存储 设备，它 具有 传输 速度 快、 体积小、容量大、移动灵活、安全性能好等特点。 SD 卡有SD 和 SPI 两种工作模式， 其中 SPI 模式 接口比较简单，有利于 降低成本， 而且能很好的胜任一般的应用场景。 但是 SD 模式相对就比较复杂。 因此本系统 使用SPI 模式。 SD 卡管脚定义 如 表 ： 表 SD管脚定义 Pin SD 4bit mode SPI mode 1 CD/DAT[3] Data line 3 CS Card Select 2。