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#第九届立创电赛#基于STM32低功耗桌面温湿度检测仪

创建时间:4个月前

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描述

<p><p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <h3 style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 24pt;">* 1、项目功能介绍</span></h3> <hr /> <p style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6; font-size: 14px;">请输入内容&hellip;</span></p> <p style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 18pt;"><span style="color: #393939; font-family: -apple-system, BlinkMacSystemFont, 'Segoe UI', Roboto, Oxygen, Ubuntu, Cantarell, 'Open Sans', 'Helvetica Neue', sans-serif; background-color: #ffffff;">基于STM32G030K6T6芯片的低功耗桌面温湿度检测仪,为了做成一个便携式的电子产品,本着节能省电的目的,做了低功耗设置,具有按键唤醒、低功耗、自动休眠的功能。使用盛思锐SHT40高精度温湿度传感器,通过软件I2C与传感器通信。</span>桌面温湿度仪项目使用<strong>STM32G030K6T6</strong>芯片作为主控芯片,该芯片使用Arm Cortex-M0+内核;最大主频64Mhz;具有32KB的Flash以及8K的SRAM,供电电压在2.0V~3.6V之间,用来检测温湿度是绰绰有余的。</span></p> <p style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 18pt;"><span style="color: #b96ad9;">项目需求分析:</span>室内的温度和湿度是影响人体舒适度和健康的重要因素。因此,设计一个桌面温湿度检测仪可以帮助用户实时监测和控制室内环境的舒适度。人们对室内空气质量越来越重视,特别是在办公室、家庭等密闭空间中,<span style="color: #2dc26b;">通过检测仪器获取精确的温湿度数据,有助于优化室内空气质量</span>。在学术研究中,<span style="color: #2dc26b;">桌面温湿度检测仪可以作为一个实验工具,用于收集和分析室内环境数据,研究温湿度变化对人体健康和生产效率的影响</span>。在工程应用中,这种设备可以用于产品研发、质量控制等领域,确保产品在各种环境条件下的稳定性和可靠性。</span><span style="color: #2dc26b; font-size: 18pt;">可以进行健康和舒适度优化:温湿度检测仪可以帮助用户监测空气质量,确保室内环境符合健康标准,有助于减少过敏反应或呼吸道问题的发生。睡眠质量保持适宜的温湿度有助于提高睡眠质量,特别是对于婴儿房或需要特殊条件的人群来说更为重要。</span></p> <p style="line-height: 1.8;"><span style="color: #2dc26b; font-size: 18pt;"><span style="color: #b96ad9;">项目功能介绍<span style="font-size: 18pt;">:<span style="color: #2dc26b;">为了便携式电子产品,本着节能省电目的,做低功耗设置,具有按键唤醒、低功耗、自动休眠的功能。使用盛思锐SHT40高精度温湿度传感器,通过软件I2C与传感器通信。</span></span></span></span></p> <p style="line-height: 1.8;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/1cf833175e6c47659eb8da8578b62a39.jpg" /></p> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <p style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 18pt;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/94e33d7206cb40a0aa90b2b4128d484c.jpg" /></span></p> <h3 style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 24pt;"><em>2、项目属性</span></h3> <hr /> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <p style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 18pt;">该项目是首次公开,没有在比赛中获奖,也没有参加过答辩</span></p> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <h3 style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 24pt;"></em> 3、开源协议</span></h3> <hr /> <p style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 18pt;"><span style="color: #95a5a6;">使用GPL3.0协议</span></span></p> <h3 style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 24pt;">*4、硬件部分</span></h3> <hr /> <p style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 24pt;">1、硬件程序框图:</span></p> <p style="line-height: 1.8;"><img src="//image.lceda.cn/oshwhub/59e3909fdd2347b8a4b1b3925c1836b7.png" /></p> <p>&nbsp;</p> <p><span style="font-size: 24pt;"><strong>主控电路</strong></span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">STM32G030K6T6是一款由STMicroelectronics生产的微控制器芯片,属于STM32G0系列。作为主控芯片,它通常起到以下作用:</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">控制功能, 主控芯片负责控制整个嵌入式系统的各个部分,包括但不限于传感器、执行器、外围设备等的工作状态和操作流程。数据处理, 处理来自外部传感器或其他输入设备的数据,进行必要的计算、逻辑判断和数据处理,生成相应的输出信号或数据。通信接口:,提供多种通信接口,如UART、SPI、I2C等,用于与外部设备或其他系统进行数据交换和通信。时序控制, 管理各个设备的时序需求,确保整个系统的稳定性和正确的时序逻辑。能耗管理: 提供节能功能,通过动态调整工作频率、关闭不必要的模块或设备等方式,有效管理能源消耗。系统监控: 监控系统各部分的运行状态和性能指标,如电压、温度等,确保系统安全稳定运行。用户接口: 提供用户接口或与用户交互的方式,如按键、LED指示灯等,用于系统状态显示或操作反馈。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">主控单片机在电路中起到了核心控制和处理功能,主控单片机能够处理输入信号、执行特定的算法或逻辑,然后生成相应的输出。这些输入信号可以来自传感器、其他电子设备或用户接口,输出可以控制执行器、显示信息等,在复杂的电子系统中,主控单片机通常起到协调不同部件之间通信和协作的作用。它可以通过总线协议(如I2C、SPI等)与其他外围设备(如存储器、传感器、执行器等)进行通信。主控单片机能够根据编程逻辑执行特定的操作。这些操作可以是基于预先设定的算法、条件判断、时序控制等,从而实现复杂的系统功能,主控单片机通常负责与用户界面进行交互,例如通过按钮、显示屏、LED指示灯等进行信息输入和输出,从而提供更好的用户体验。</span></p> <p><img style="max-width: 100%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/bdad442838c144f689cd372dc795787f.png" /></p> <p><span style="font-size: 18pt;">需要特别注意,3V3电压最好通过一个磁珠滤波再到单片机,磁珠可以用作电路中的电磁干扰(EMI)滤波器,它们通常被放置在信号线或电源线上,用于抑制高频噪声和干扰信号的传播,从而保证信号的质量和稳定性。</span></p> <p><img style="max-width: 100%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/be69a055f12b42e489fab4ac38050ef6.png" /></p> <p><span style="font-size: 18pt;">在通信线路中,特别是在以太网和电信领域,磁珠常用于数据线的隔离。它们帮助阻断潜在的地线环路或共模噪声,提高数据传输的可靠性和抗干扰能力。磁珠在一些情况下也可以用于调节信号线的阻抗,以确保信号传输的匹配和最佳性能。对于某些应用,磁珠还可以提供过电流保护和过电压保护,通过其自身的电感特性来限制电流并防止设备损坏。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">总之,磁珠通过其电感和吸收特性,可以在电路中起到抑制干扰、提高信号质量和保护设备的作用,特别在高频和通信领域中应用广泛。</span></p> <p>&nbsp;</p> <p><span style="font-size: 24pt;"><strong>SHT40盛思锐温湿度传感器电路</strong></span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">桌面温湿度仪上使用一个SHT40温湿度传感器模块用于检测温湿度,SHT40采用IIC进行通信,模块上R8、R9是IIC通信的上拉电阻,起到&ldquo;线与&rdquo;的作用,支持挂载多个设备。</span></p> <p><img style="max-width: 100%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/35061d93c01a4cad882af2617334d20c.png" /></p> <p><img style="max-width: 100%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/5f97b8a9e40d47cfb158b76419829ccb.png" /></p> <p><img style="max-width: 100%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/7fa49a0a010f43b5a9b0e3cee24f4207.png" /></p> <p><span style="font-size: 18pt;">两个10k的电阻用做上拉,便于I2C通信时,从机设备没有应答时,释放总线,将控制权交给主机。</span></p> <p><span style="font-size: 24pt;"><strong>移位寄存器电路</strong></span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">74HC595是一种常用的移位寄存器,通常用于扩展微控制器的输出端口。74HC595有三个主要的输入端口:</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">SER (Serial Input):串行输入,用来接收数据输入。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">SRCLK (Shift Register Clock):移位寄存器时钟,用来控制数据位的移位。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">RCLK (Register Clock):寄存器时钟,用来控制将移位寄存器中的数据并行输出到输出端口的时机。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">还有一个 OE (Output Enable) 用来控制输出使能。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">74HC595有8个并行输出端口 (Q0-Q7),通过这些端口可以控制外部设备或灯光等。</span></p> <p><img style="max-width: 100%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/27a972c93d8f42988c8ff05e148f829a.png" /></p> <p><span style="font-size: 18pt;">74HC595的工作流程是:</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">串行数据输入:首先,将要输出的数据按照顺序输入到74HC595的串行输入端 (SER)。数据可以是单个比特或者多个比特的序列。数据移位:通过控制移位寄存器时钟 (SRCLK),将串行输入的数据逐位移入移位寄存器中。每当 SRCLK 信号上升沿到来时,寄存器中的数据向左移动一位,新的数据位从串行输入进入寄存器的最低位 (Q0)。并行数据输出:当所有数据位都移入寄存器后,通过控制寄存器时钟 (RCLK),将寄存器中的数据并行输出到8个输出端口 (Q0-Q7)。这时,Q0 中的数据位输出到第一个输出端口,Q1 中的数据位输出到第二个输出端口,以此类推。输出控制:通过 OE 控制输出使能,决定是否允许输出端口上的输出。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">74HC595内部功能方框图:</span></p> <p><img style="max-width: 100%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/916d285da6a84996a31877d026759395.png" /></p> <p><span style="font-size: 18pt;">74HC595时序图:</span></p> <p><img style="max-width: 100%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/0042e67d679346259b669778f607363e.png" /></p> <p>&nbsp;</p> <p><span style="font-size: 24pt;"><strong>8段数码管电路</strong></span></p> <p><img style="max-width: 100%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/804d9527f5264a4daab1d89814d2b542.png" /></p> <p><span style="font-size: 18pt;">8段数码管(也称为7段数码管)是一种常见的数字显示设备,它由7个LED条(或段)和一个小数点组成,可以显示0到9这十个数字以及一些字母。LED段的排列:每个数码管有7个LED段,分别是a、b、c、d、e、f、g,还有一个小数点dp。这些段排列成一个数字&ldquo;8&rdquo;的形状,每个段可以独立点亮。</span></p> <p><img style="max-width: 100%;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/0c84fb30fd0241fd8bbbe71540bc62b8.png" /></p> <p><span style="font-size: 18pt;">共阳(共阳极)和共阴(共阴极)设计:共阳极数码管:在共阳极数码管中,所有的阳极(Anode)都连接在一起,而每个LED段的阴极(Cathode)单独控制。通过给特定的阴极加电,可以点亮相应的LED段。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">共阴极数码管:在共阴极数码管中,所有的阴极连接在一起,每个LED段的阳极单独控制。通过给特定的阳极加电,可以点亮相应的LED段。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">数字和字母的显示:通过合适地控制每个LED段的电流,可以显示从0到9的数字以及一些字母。例如,显示数字&ldquo;0&rdquo;需要点亮所有的段,而显示数字&ldquo;1&rdquo;只需点亮b和c段,依此类推。电路驱动:数字显示的电路通常包含了控制逻辑和驱动器。对于每个数码管,需要适当的控制信号来选择要显示的数字或字母,并将适当的电流传输到对应的LED段,以确保其亮度和显示效果。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">多位数码管显示:在数字显示较复杂的情况下,通常使用多个数码管组合成多位数码管显示器。每个数码管都可以独立控制,通过快速切换显示不同的数字或字符来实现复杂的显示任务。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">亮度控制:有些数码管还具备亮度调节功能,可以通过控制电流或使用PWM(脉冲宽度调制)技术来调整LED的亮度,以适应不同的环境光线和显示需求。</span></p> <p><span style="font-size: 18pt;">应用:数码管广泛应用于计算器、电子钟、计数器、仪表盘等需要数字显示的设备中,它们简单而有效地传达数字信息,被广泛接受和应用。</span></p> <p>&nbsp;</p> <p><span style="font-size: 24pt;"><strong>电池供电和防反接保护电路</strong></span></p> <p><span style="font-size: 18pt;"><span style="color: #2dc26b;">防反接保护电路的作用是防止在连接电池或电源时,用户错误地接反极性(即将正极连接到负极,将负极连接到正极)</span>。这种错误操作可能会导致设备损坏或安全风险。以下是防反接保护电路的一般介绍和工作原理:<span style="color: #e03e2d;">反向极性检测,防反接保护电路通常包含一个反向极性检测器,用于监测电源输入的极性是否正确。断开电路, 如果检测到电源输入的极性错误(例如正极和负极颠倒),保护电路会立即采取措施,通常是通过断开电路或切断电源来阻止错误极性的电流流入设备。保护元件, 防反接保护电路通常还会包含保险丝、功率二极管(如反并联二极管)或 MOSFET 等元件。这些元件能够快速响应并保护主要电路和电子元件免受反向极性连接带来的损害。</span></span><br /><span style="font-size: 18pt;">应用场景:防反接保护电路广泛应用于依赖电池供电的设备,如便携式电子产品、无线传感器、遥控器等。</span><span style="font-size: 18pt;">它们还常见于需要外部电源供电但可能会出现误操作的设备,以确保设备在使用时不会因错误连接电源而损坏。</span><br /><span style="font-size: 18pt;">重要性:防反接保护电路的存在大大提高了设备的安全性和可靠性,特别是在用户操作可能不可靠或容易出错的场景下。</span><span style="font-size: 18pt;">这种保护措施不仅可以减少设备维修和更换的成本,还能防止因错误使用而可能造成的安全事故。</span><br /><span style="font-size: 18pt;">综上所述,防反接保护电路在现代电子设备中扮演着重要角色,确保设备在电源连接错误时能够有效保护自身,并且延长设备的使用寿命。</span></p> <p><span style="font-size: 24pt;"><strong><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/b04e29bf19c24fc3b02c2fc0de845c9c.png" /></strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p><span style="font-size: 24pt;"><strong>PCB图片展示</strong></span></p> <p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/99209110d51345d5abbb1604d5ca9fc3.png" /></p> <p><span style="font-size: 24pt;"><strong>3D图片展示</strong></span></p> <p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/ba3a445fe3ec49de8ef508c89fe40d20.png" /></p> <p><span style="font-size: 24pt;"><strong>实物展示</strong></span></p> <p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/c6783487afc24ca4847be666c8aa9319.jpg" /></p> <p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/f28c6163b40f45c2b8ccbb51f42ca3ed.jpg" /></p> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <h3 style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 24pt;"><em>5、软件部分</span></h3> <hr /> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <h3 style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 24pt;"></em>6、BOM清单</span></h3> <hr /> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <p style="line-height: 1.8;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/4bcc334283f940959faa1ac1f1310d02.png" /></p> <h3 style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 24pt;"><em>7、大赛LOGO验证</span></h3> <hr /> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <p style="line-height: 1.8;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/97077277696a4f15a0fdd491cdfc5f59.jpg" /></p> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <p style="line-height: 1.8;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/22ccf0077a2d4678aa1095ea5d78b652.jpg" /></p> <p style="line-height: 1.8;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/380a93e2914b4147876a23155e548108.jpg" /></p> <p style="line-height: 1.8;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/oshwhub/b8c77cab65034d6081a227cf60bb71f6.jpg" /></p> <h3 style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 24pt;"></em> 8、演示您的项目并录制成视频上传</span></h3> <hr /> <p style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 18pt;">B站视频演示链接:<a href="<a href="https://www.bilibili.com/video/BV1nHvreYEn5/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&amp;amp;vd_source=1a0773535eda8ace0b6069f8be099662%22>%E5%98%89%E7%AB%8B%E5%88%9B&amp;amp;%E5%9F%BA%E4%BA%8Estm32%E4%BD%8E%E5%8A%9F%E8%80%97%E6%A1%8C%E9%9D%A2%E6%B8%A9%E6%B9%BF%E5%BA%A6%E6%A3%80%E6%B5%8B%E4%BB%AA_%E5%93%94%E5%93%A9%E5%93%94%E5%93%A9_bilibili&lt;/a>&lt;/span>&lt;/p" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV1nHvreYEn5/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&amp;amp;vd_source=1a0773535eda8ace0b6069f8be099662">嘉立创&amp;amp;基于stm32低功耗桌面温湿度检测仪_哔哩哔哩_bilibili&lt;/a>&lt;/span>&lt;/p</a>> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p> <p style="line-height: 1.8;">&nbsp;</p></p>
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