CN208296859U - 一种基于stm32f103微控制器的环境显示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于STM32F103微控制器的环境显示仪，所述环境显示仪由STM32F103最小系统、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、罗盘传感器、时钟晶振、LCD显示器、按键模块、电源模块构成，该环境显示仪利用了STM32F103微控制器分别对I2C、One‑Wirte、SPI不同协议的传感器进行数据读取和整合，利用LCD显示器进行温度、湿度、气压、罗盘、时钟的显示，且单独设有按键模块，能够进行时钟的调整，并且具备环境舒适度判断的功能，在生活中和特定环境检测中具备很好的实用性。

Description

一种基于STM32F103微控制器的环境显示仪

技术领域

本实用新型涉及一种环境显示仪，特别涉及一种基于STM32F103微控制器的环境显示仪，属于环境显示设备技术领域。

背景技术

近年来，随着电子技术的不断的发展，不同传感器的出现，微控制器的不断加强，同时随着社会发展和生活质量的提升，环境问题已受到人们的高度重视与广泛关注，现实生活中很多场合需要对环境参数进行监测显示，以此来对人们的日常生活和工农业生产提供建议与助益，使得环境显示仪得以开发应用，其中包括显示时钟，显示温度，显示湿度，大部分都是应用于室内环境，而且只是在生活日常中使用，针对特定的工作环境中，不单单是需要这些信息，需要的往往是更多的信息。

使得对环境展开实时显示将尤显突出与必要，专业的显示仪一般价格昂贵，而且操作复杂，不利于普及使用，急需设计一种环境显示仪具有可配置性、小巧便携、即开即用等特点，因而在时下的普通家居环境以及工农业生产中均可获得良好的应用普适性和广阔的应用前景。

I2C协议，只要求两条总线线路：一条串行数据线SDA，一条串行时钟线SCL，每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机/从机关系软件设定地址，主机可以作为主机发送器或主机接收器，这里的主机就是STM32F103，从机为各个传感器，首先进行寻址：第一个字节的头7 位组成了从机地址，最低位（LSB）是第8 位，它决定了传输的方向，第一个字节的最低位是“0”，表示主机会写信息到被选中的从机；“1”表示主机会向从机读信息，当发送了一个地址后，系统中的每个器件都在起始条件后将头7 位与它自己的地址比较，如果一样，器件会判定它被主机寻址，至于是从机接收器还是从机发送器，都由R/W 位决定的；然后进行数据的读取，数据的格式为：发送到SDA线上的每个字节必须为8 位，每次传输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个响应位；首先传输的是数据的最高位（MSB），如果从机要完成一些其他功能后（例如一个内部中断服务程序）才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线SCL保持低电平，迫使主机进入等待状态，当从机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL后数据传输继续。

发明内容

本实用新型解决的问题之一是：解决现有环境显示仪显示单一，价格昂贵的问题，综合利用现有的环境检测的传感器，并且采用的是STM32F103微控制器为控制核心，价格实惠，显示出温度、气压、罗盘、时钟、湿度，并且能够留有接口，为后续添加传感器提供了可能。

本实用新型解决的问题之二是：弥补现有环境显示仪体积较大的不足，选择体积较小的显示器，并采用小型化设计方案将传感器、按键模块，传感器集成为一体机，使仪器具有小型化、便携化特点。

本实用新型主要通过以下技术方案实现：环境显示仪基于STM32F103微控制器实现，主要包括传感器单元、显示按键单元、最小系统单元，其中传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、罗盘传感器、时钟晶振，首先STM32F103先将I2C器件进行读取，然后在对One-Write器件读取，最后是时钟的计算，然后利用对于的协议进行数据整合，最后利用显示按键单元进行显示；显示按键单元包括显示器和按键，分别对传感器信息进行显示，并且利用按键与微控制器进行交互，用于校准时钟信息及一键计算输出环境舒适度；最小系统单元保证STM32F103进行正常工作。

特别地，使用微控制器STM32F103作为分析仪的主控部件，可协调温度传感器、气压传感器、罗盘传感器、时钟晶振的读取，通过模拟I2C协议，灵活的进行读取，这样依次读取I2C传感器设备，可以实现数据获取。

特别地，使用微控制器STM32F103作为分析仪的主控部件，可以模拟One-Write协议，进行湿度传感器的读取，首先通过滤波电路对信号进行处理，然后再利用模数转换器将电信号转换为数字信号并送至STM32F103微控制器，最后得到传感器数据传输至显示按键单元进行显示。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

（1）选取温度、气压、罗盘、时钟、湿度传感器，利用STM32F103微控制器能够高速模拟各个协议，协调的读取多种传感器数据，显示环境数据实时、类型多；

（2）分别采用小封装的显示器和价格较低的STM32F103微控制器为控制核心，并将传感器、按键模块，传感器集成为一体机，仪器体积小、测量稳定、便于携带。

附图说明

图1是本实用新型环境显示仪结构示意图。

附图标记说明：1 STM32F103最小系统、2温度传感器、3湿度传感器、4气压传感器、5罗盘传感器、6时钟晶振、7 LCD显示器、8按键模块、9电源模块构成。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明：

如图1所示，环境显示仪包括最小系统单元、传感器单元及显示按键单元。

其中最小系统单元包括STM32F103最小系统（1）和电源模块（9），STM32F103芯片、系统时钟电路、复位电路组成了STM32F103最小系统（1），电源模块（9）含有直流3.3V，5.0V稳压组成。

其中传感器单元包括温度传感器（2）、湿度传感器（3）、气压传感器（4）、罗盘传感器（5）、时钟晶振（6），首先利用STM32F103微控制器进行模拟I2C协议，依次将温度传感器（2）、气压传感器（4）、罗盘传感器（5）、时钟晶振（6）的I2C设备号编为00、01、10、11，然后利用主机/从机线进行设备读取，最后根据SDA、SCL线的协议规则分别进行不同传感器的数据获取；对于One-Write协议的湿度传感器（3），先利用上拉电阻将其电位拉高，简单的对模拟信号进行滤波处理，接着使用STM32F103微控制器的模拟信号转数字信号的功能，将对于的模拟信号转换为数字信号，从而获取传感器信息。

其中显示按键单元包括LCD显示器（7）、按键模块（8），LCD显示器利用SPI协议进行显示，通过STM32F103微控制器产生的SPI视频信号进行显示即可，按键模块（8）则是由“确定”、“退出”、“加”、“减”四个轻触开关组成，其中长按“确定”则依次进入年、月、日、时、分、秒的时钟修改,“加”按键则对应修改项进行往上加，“减”按键则对应修改项进行往下减，“退出”按键长按则退出修改并保存修改，而一键输出环境舒适度，则是短按“确定”即可显示舒适度具体数值和舒适度判断。

Claims (3)

1.一种基于STM32F103微控制器的环境显示仪，其特征在于，包括STM32F103最小系统（1）、温度传感器（2）、湿度传感器（3）、气压传感器（4）、罗盘传感器（5）、时钟晶振（6）、LCD显示器（7）、按键模块（8）、电源模块构成（9），STM32F103最小系统包括STM32F103微控制器、晶振电路、接口电路，是组成STM32F103正常工作的最基础的电路，温度传感器、气压传感器、罗盘传感器、时钟晶振都是I2C协议的传感器，通过STM32F103微控制器模拟产生I2C协议对这些传感器进行数据的读取，湿度传感器则是采用One-Write协议进行读取，LCD显示器用与对环境数据进行显示，按键模块进行人机交互所用，电源模块给每个传感器进行供电，以保证正常工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于STM32F103微控制器的环境显示仪，其特征在于，温度传感器具体的型号为DS18B20，湿度传感器具体的型号为DHT11，气压传感器具体的型号为BMP180，罗盘传感器具体的型号为GY-271，时钟晶振具体的型号为32768HZ时钟晶振，LCD显示器具体的型号为12864图形点阵液晶显示器，按键模块采用的是轻触开关。

3.根据权利要求1所述的一种基于STM32F103微控制器的环境显示仪，其特征是使用微控制器STM32F103作为环境显示仪的主控部件，分别模拟I2C、SPI、One-Write协议对温度、气压、罗盘、时钟、湿度、显示进行处理显示，按键模块，提供了时间的修改功能，并且有一键判断环境舒适度的功能。