毕业设计之STM32公交站牌系统

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0x00 前言

  自从去年六月二十一日离校，想来毕业已八月有余，工作也渐入正轨，很久很久没写博客了，就今天开始更吧，哈哈，本文主要讨论一些功能的代码实现。
  毕业设计题目“智能公交系统电子站牌设计”，大概是模拟一个公交车信息实时发布系统，采集公交车信息，再发布在站台和移动客户端，系统结构如下图。

系统结构

0x01 站牌思路

  站牌主要功能是接收显示公交信息，但考虑也可以上传些数据，索性增加几个传感器，采集些数据，大概长下面这个样子。模块和单片机通讯除了LCD用的FSMC其他都是串口UART。整个站牌部分主要麻烦在LCD屏的驱动和无线通信部分的代码。
系统结构

0x02 ILI9320

  ILI9320是液晶屏的驱动芯片，屏幕分辨率320 × 240像素，单片机通过FSMC总线控制器操作屏幕，需要16根数据线和6根控制线，外加电源接地等共24根线才能驱动。FSMC（Flexible Static Memory Controller）是STM32的一个并行接口，通过此接口，单片机可以控制NOR Flash、NAND Flash、SRAM 和 PSRAM。除了控制储存器，FSMC还可以控制支持Intel8080 和Motorola 6800时序的LCD屏幕。这个文档详细介绍了相关技术：Using the high-density STM32F10xxx FSMC peripheral to drive external memories。核心初始化代码如下,

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//! GPIO结构体声明
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//! FSMC NORSRAM结构体声明
FSMC_NORSRAMInitTypeDef  FSMC_NORSRAMInitStructure;
//! FSMC 读写时序结构体,当扩展模式时,仅有读时序有效
FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef  readWriteTiming; 
//! FSMC 写时序结构体,扩展模式使用
FSMC_NORSRAMTimingInitTypeDef  writeTiming;
//! 使能FSMC时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_FSMC,ENABLE);
//! 使能PART B,D,E,G及AFIO复用功能时钟,
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOE|RCC_APB2Periph_GPIOG,ENABLE);
//! PB0---------背光功能
//! PB1---------RESET功能  高电平工作,低电平硬件复位
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;
//! 推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 
//! GPIO最大输出频率50MHz	
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

//! PORTD复用推挽输出  PD0,1,8,9,10,14,15为数据管脚
//! PD4--------RD; PD5-----------WR
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; 		  
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); 

//! PORTE复用推挽输出   PE7,8,9,10,11,12,13,14,15为数据管脚 详细定义见"GPIO管脚及功能定义.txt" 文件
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;	
//! 复用推挽输出 
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; 		   
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);    	    	 											 

//! PORTG复用推挽输出 	PG12----CS;    PG0-----RS;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_12;	
//! 复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; 		   
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure); 
	
//拉高RESET管脚,液晶屏才工作
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);

  以上代码大部分是LCD商家提供的驱动,主要更改了管脚配置和初始化时增加对RESET管脚和背光管脚的配置,必须配置背光和RESET才能点亮液晶。完整代码见文末Github仓库地址。

0x03 串口GPRS模块

  选择通信模块时考虑到时间有限，选择开发难度相对较低（不需要开发驱动）的串口GPRS模块，模块型号：USR-GSM232-7S3，主要特性是支持GPRS网络通信，支持数据请求地址自定义或请求至官方后台，官方后台提高访问数据的API。在上位机软件配置好请求地址后，向串口发送数据，模块会自动打包数据并向配置的服务器地址发起请求，整个模块类似一个HTTP客户端。当然，这个模块的缺点也很明显，2G网络速度太慢，请求一帧数据到收到服务器回复平均需要十几秒。上位机示意图如下图。

串口模块

  图中省略号的内容由如下代码实现，后台部分的实现将在另一篇博文里介绍。模块实际请求的地址为： http://xkmg9m2k.qcloud.la/weapp/usrcloud?a=255&b=1&c=18&d=15&e=1&f=12&g=50&h=3&i=0

  • 其中a参数指示站牌初始化状态，类似于帧头，0xff：初始化成功；0xfe：初始化失败；
  • b参数指示站牌工作状态，1：工作正常；0：工作异常；
  • c参数指示温度数据，单位：℃；
  • d参数指示湿度数据，单位：%rh；
  • e参数指示pm2.5浓度的整数部分（抠脚的变量命名方式2333）；
  • f参数指示pm2.5浓度的小数部分，单位：ug/m3；
  • g参数指示噪音传数据的整数部分；
  • h参数指示噪音数据的小叔部分，单位：dB；
  • i参数无实际意义，作用类似于帧尾或者保留参数。 
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if(dht11_flag==1)   //get请求参数:a=255&b=1&c=18&d=15&e=1&f=12&g=50&h=3&i=0
{
	send[0]='a';
	send[1]='=';
	send[2]=0xFF;
	send[3]='&';
	send[4]='b';
	send[5]='=';
	//! 需加48转换成对应的ASCII码,否则服务器无法读出数据
	send[6]=1+48;          
	send[7]='&';
	send[8]='c';
	send[9]='=';
	send[10]=temperature+48;
	send[11]='&';
	send[12]='d';
	send[13]='=';
	send[14]=humidity+48;
	send[15]='&';
	send[16]='e';
	send[17]='=';
	send[18]=pm25_zheng+48;
	send[19]='&';
	send[20]='f';
	send[21]='=';
	send[22]=pm25_xiao+48;
	send[23]='&';
	send[24]='g';
	send[25]='=';
	send[26]=hh06_zheng+48;
	send[27]='&';
	send[28]='h';
	send[29]='=';
	send[30]=hh06_xiao+48;
	send[31]='&';
	send[32]='i';
	send[33]='=';
	send[34]=0+48;
	send[35]='\0';
	//! 向服务器发送请求
	USART_SendString(USART3,send);  
}

0x04 传感器简介

  噪音传感器和pm2.5传感器都是通过串口读取数据，只需按要求初始化串口配置并解析收到的数据即可。DHT11温湿度传感器数据读取需按特定的时序，模块和单片机间使用单总线传输数据。在购买模块时商家已提供驱动代码，相关代码见Github仓库，驱动时序如下图所示。
dht11

0x05 最终成品

  站牌制作过程并不复杂，只需把买来的模块焊接在面包板上即可，各模块的供电统一由一个12V输出的适配器提供，5V电源由一个直流降压模块提供，模块间的连线使用杜邦线，比较混乱。整个毕业设计的代码仓库地址：https://github.com/abillie/Graduation-Project

注：代码有bug未解决，不过就保留原样吧233。

站牌结构

站牌显示

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