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基于STM32的自行车户外运动系统设计

news 2024/11/25 5:57:59

引言

本项目基于STM32微控制器设计了一个智能自行车户外运动系统，通过集成多个传感器模块和显示模块，实现对骑行环境和运动数据的实时监测与反馈。该系统能够实时监测骑行速度、距离、环境温度、湿度等参数，并将这些信息显示在LCD屏幕上，方便用户查看。此外，系统还具备GPS模块，用于记录骑行路线。项目涉及硬件设计、传感器数据处理和LCD显示的实现，适用于户外骑行爱好者的运动追踪和数据分析。本文将详细介绍系统的设计思路和具体实现步骤。

环境准备

1. 硬件设备

STM32F103C8T6开发板：作为自行车户外运动系统的控制核心。
DHT11温湿度传感器：用于检测骑行环境的温度和湿度。
霍尔效应传感器：用于检测自行车车轮转速，从而计算骑行速度和距离。
LCD显示屏：用于实时显示速度、距离、温湿度等数据。
GPS模块：用于记录骑行路线。
电源模块：为STM32和其他外设供电。

2. 软件工具

STM32CubeMX：用于配置STM32的外设并生成代码框架。
Keil uVision 或 STM32CubeIDE：用于编写、调试和下载代码。
ST-Link驱动程序：用于将程序下载到STM32开发板。
串口调试工具：用于调试传感器数据和系统逻辑。

项目实现

1. 硬件连接

DHT11温湿度传感器：连接至STM32的GPIO引脚（如PA0），用于获取环境的温湿度数据。
霍尔效应传感器：连接至STM32的外部中断引脚（如PA1），用于检测车轮转动以计算速度和距离。
LCD显示屏：通过I2C接口连接至STM32（如PB6和PB7），用于显示运动数据。
GPS模块：通过USART接口连接至STM32（如USART1），用于获取骑行的地理位置和路线。
电源模块：为系统提供稳定的电源。

2. STM32CubeMX 配置

选择开发板型号：在STM32CubeMX中选择STM32F103C8T6。
配置系统时钟：设置系统时钟为HSE，确保系统稳定运行。
配置GPIO：用于与DHT11温湿度传感器、霍尔效应传感器进行通信，实现数据采集。
配置I2C：用于与LCD显示屏通信，实时显示数据。
配置USART：用于与GPS模块通信，记录骑行路线。
生成代码：选择Keil或STM32CubeIDE作为工具链，生成代码框架。

3. 编写主程序

基于生成的代码框架，编写温湿度监测、速度计算和数据展示的逻辑代码，以下为智能自行车户外运动系统的核心代码示例：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "dht11.h"
#include "lcd.h"// 定义引脚
#define DHT11_PIN GPIO_PIN_0
#define DHT11_PORT GPIOA
#define HALL_SENSOR_PIN GPIO_PIN_1
#define HALL_SENSOR_PORT GPIOA// 变量声明
float temperature, humidity;
uint32_t speed = 0;
uint32_t distance = 0;// 函数声明
void DHT11_Read(void);
void Hall_Sensor_Callback(void);
void Display_Data(void);// 读取DHT11温湿度数据
void DHT11_Read(void) {DHT11_Read_Data(&temperature, &humidity);
}// 霍尔效应传感器回调函数，用于计算速度和距离
void Hall_Sensor_Callback(void) {static uint32_t last_tick = 0;uint32_t current_tick = HAL_GetTick();uint32_t delta_time = current_tick - last_tick;if (delta_time > 0) {speed = (1.0 / delta_time) * 3600; // 计算速度（假设每转动一圈为1公里）distance += 1;  // 增加距离计数}last_tick = current_tick;
}