Аннотация 2
Введение 4
1 Теоретическая часть 5
1.1 Микроконтроллеры семейства ARM 5
1.2 Плата STM32 «Blue Pill» 6
1.3 Микроэлектромеханические системы 7
1.4 Протоколы последовательной связи 8
1.4.1 Протокол I2C 8
1.4.2 Правило передачи данных по I2C 9
1.4.3 Протокол UART 10
1.4.4 Протокол SPI 11
1.4.5 Правило передачи данных по SPI 12
1.5 Бортовая система 13
1.5.1 MPU-6050 14
1.5.2 BMP-280 15
1.5.3 SV-610 16
1.5.4 Подключение модулей к плате STM32 16
1.6 Пульт мониторинга 16
1.6.1 TFT экран 17
1.6.2 Подключение радиомодуля и дисплея к STM32 17
2 Практическая часть 18
2.1 Разработка программы в STM32CubeMx и STM32CubeIDE 18
2.2 Разработка бортовой системы 18
2.2.1 Подключение MPU-6050 и BMP-280 19
2.2.2 Подключение радиопередатчика SV-610 21
2.3 Разработка пульта мониторинга 22
2.3.1 Подключение TFT экрана 23
2.4 Проектирование печатных плат 24
2.5 Сборка электронных плат 26
2.6 Проектирование корпусов в КОМПАС-3D 28
2.7 Тестирование системы 29
Заключение 34
Литература 35
Приложение А Принципиальная схема бортового модуля 36
Приложение Б Принципиальная схема пульта мониторинга 37
Приложение В Бортовой модуль с радиопередатчиком 38
Приложение Г Пульт мониторинга с радиоприёмником
Развитие технических систем управления сопровождается значительным усложнением их структуры и необходимостью увеличения вычислительной способности. Для их корректной работы они снабжаются системами очувствления - датчиками. Датчики не только увеличивают качество технического процесса, но и облегчают управление им.
Целью данной работы является разработка системы мониторинга движения модельной ракеты на основе микроконтроллера STM32 с применением инструментов для программирования отладочных плат на его основе.
Поставлены следующие задачи:
• Изучить принципы программирования микроконтроллера STM32 с использованием библиотеки HAL.
• Приобрети навыки работы в STM32CubeMx и навыки программирования в среде STM32CubeIDE.
• Приобрети навыки проектирования печатных плат в среде EasyEDA.
• Приобрети навыки проектирования 3D моделей в системе K0MHAC-3D.
• Собрать устройства и проанализировать качество их работы.
Методом исследования работы являются методы программирования, методы 3D - моделирования, а также визуальные наблюдения за полученными числовыми значениями и их графическими представлениями.
Таким образом, была поставлена задача разработки устройства, способного отслеживать состояние (высоту, ускорение, температуру и т.д.) модельной ракеты на основе микроконтроллера STM32.
Проведя работу по изучению структурных и программных особенностей отладочной платы STM32, датчиков пространственного ориентирования MPU-5050, атмосферного давления BMP-280. TFT дисплея и радиомодуля SV610, а также способов общения электронных устройств между собой, получилось собрать устройство телеметрии, которое составляет часть бортовой системы модельной ракеты и отдельные модуль - пульт мониторинга. Все компоненты, осуществляющие сбор и передачу информации, были собраны на плате с дополнительными элементами, обеспечивающими стабильное питание всей системы. Результаты измерений приведены в виде графиков и числовых значений, по которым можно судить о корректности работы каждого датчика в отдельности.
В качестве вспомогательных программных инструментов выступили STM32CubeMx и STM32CubeIDE, где осуществлялось программирование микроконтроллеров, а также моделирование печатных плат в среде разработки электронных устройств EasyEDA и проектирование корпусов в среде трёхмерного проектирования K0MnAC-3D.
Анализируя выходные данные, можно отметить некоторые отклонения от выбранного нулевого положения. Такие отклонения можно объяснить чувствительностью датчиков и их требовательностью к стабильному высокому напряжению. Подобные неточности требуют корректировки с устранением или снижением ошибки.
Поработав с разными датчиками и модулями, можно сделать вывод, что их сочетание значительно увеличивает полезную способность систем обратной связи и даёт более полное представление протекающего процесса с возможность вмешательства в него или его автоматической корректировки.
Код хранится в репозитории по ссылке:
https://github.com/Aleksandra-11/Radio-monitoring data.git.
