基于STM32的无线数据采集传输系统设计

基于STM32的无线数据采集传输系统设计(论文17000字)
摘要：现如今在工业、农业或者其它领域中的大多数数据采集传输系统还依旧使用着传统的数据传输方式。基于这种现象，我们急需研究出一款新的系统，来让数据采集、数据监控传输变得越来越便捷，越来越人性化。本次设计采用STM32单片机来设计一款无线温湿度数据采集传输系统。该系统以STM32F407VET6型号单片机为主要控制芯片,通过DHT11来采集数据值，远距离无线数据传输则使用4G无线通信模块。另外，本次设计还添加了GPS定位，在上传温湿度数据的同时也能提交系统所在位置经纬度数据。利用MQTT协议将4G模块与ONENET服务器实现远程无线通信。无线数据传输技术的节能型，便捷性以及高效性在运行的过程中也得到了充分的体现。本次设计的最终目的是能够做出成品，并能展示实时采集数据无线传输至服务器平台。
关键词：单片机；温湿度传感器；4G;无线通信；MQTT协议
 
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Abstract:Nowadays most data acquisition and transmission systems in industry, agriculture or other fields still use traditional data transmission methods. Based on this phenomenon, we urgently need to develop a new system to make data acquisition, data monitoring and transmission more convenient and more humane. This design uses STM32 MCU to design a wireless temperature and humidity data acquisition and transmission system. The system uses STM32F407VET6 as the main control chip, collects temperature and humidity data through DHT11 sensor module, and finally transmits the collected data by 4G wireless transmission module. In addition, the design also adds GPS positioning, which can upload temperature and humidity data and also submit latitude and longitude data of the system location. Using MQTT protocol, remote wireless communication between 4G module and ONENET server is realized. The energy-saving, convenience and efficiency of wireless data transmission technology are fully reflected in the process of operation. The ultimate goal of this design is to be able to make finished products, and to show real-time data acquisition wireless transmission to the server platform.
Key words:Single Chip Microcomputer; Temperature and Humidity Sensor; 4G; Wireless Communication; MQTT Protocol
 

目  录
1.绪论    1
1.1课题研究背景和意义    1
1.2课题主要研究内容    1
2.无线数据采集传输系统整体方案设计    3
2.1系统整体方案    3
2.2材料的选择与论证    3
2.2.1单片机    3
2.2.2数据采集传感器    4
2.2.3无线通信模块    5
2.3本章小结    6
3.系统的硬件设计与实现    7
3.1系统整体硬件电路设计    7
3.2控制模块    7
3.2.1单片机简介    7
3.2.2 STM32单片机    7
3.2.3 STM32单片机外围电路设计    8
3.3 DHT11模块电路设计    9
3.4 EC20 R2.1MiniPCIe模块电路设计    10
3.4.1 4G移动通信简介    10
3.4.2模块简介    11
3.4.3关键特性及功能框图    11
3.4.4外围电路设计    12
3.4.5接口应用    13
3.4.5.1引脚接口    13
3.4.5.2电源接口    13
3.4.5.3（U）SIM接口    14
3.4.5.4天线接口    15
3.5电源模块电路设计    15
3.6本章小结    16
4.系统的软件设计与实现    17
4.1软件开发环境选择    17
4.2系统运行流程    17
4.3 MQTT开发介绍    19
4.3.1 MQTT内容    19
4.3.2 MQTT服务器登录    19
4.3.3 MQTT数据发布    20
4.4 ONENET平台    22
4.5本章小结    23
5.系统的调试与检测    24
5.1系统调试过程与问题排查    24
5.2本章小结    28
6.总结及展望    29
6.1总结    29
6.2展望    29
参考文献:    30
致谢    33
附录一：系统原理图    34
附录二：4G模块原理图    35