一种基于STM32F103设计的智能定时器系统

一种基于stm32f103设计的智能定时器系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种电子通讯技术领域，具体是一种基于stm32f103设计的智能定时器系统。


背景技术：

2.stm32f103rct6高性能低功耗微控制器，具有72mhz高速主频；256kflash，64k运行内存；8个定时器帮助实现定时和实时时钟功能；51个io口方便拓展定时器的控制功能以及连接智能定时器系统所需的外设，esp8266是一款低成本的无线连接模块，其包含2.4g无线电和wi-fi 802.11b/g/n基带，并且集成了天线开关、射频balun、功率放大器、低噪放大器、过滤器和电源管理模块等，减少模块所需体积，还具有低功耗模式。
3.在使用传统定时器的过程中，其使用者有着非常巨大的使用环境的差别，对于学生来说，以防影响他人的学习，定时器最好不要有显著的提示效果，而对于用在烹饪等计时工作时，定时器显然需要有明显的提示效果。而且传统定时器设定定时的过程较为繁琐，并且其功能可以被手机完美替代。为此我们提出一种基于stm32f103设计的智能定时器系统用于解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种基于stm32f103设计的智能定时器系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种基于stm32f103设计的智能定时器系统，智能定时器系统包括用作微处理器的stm32f103rct6，所述stm32f103rct6上设有8个定时器、3个spi、1个usart、51个拓展io口，本实用新型集成标准的xh2.54接口与状态指示灯模块；
7.所述定时器实现定时和实时时钟功能，spi连接lcd显示模块和外置存储器模块，usart连接wifi模块，拓展io口连接rgb灯模块、超声波测距模块、蜂鸣器模块、具有硬件消抖的按键模块和控制模块，xh2.54接口连接锂电池后通过电源模块降压后进行供电，标准的状态指示灯模块通过三个led灯组成，状态指示灯模块采用由st7735芯片驱动的1.8寸彩色lcd显示屏，外置存储器模块采用w25q128fvsigtr，wifi模块采用使用esp8266作为主控的esp-01s模块，rgb灯模块采用ws2812b，超声波测距模块采用hc-sr04模块，蜂鸣器模块采用tmb12a05电磁式有源一体蜂鸣器，按键模块采用普通的按键开关，控制模块采用继电器模块，电源模块的输入是通过标准xh2.54接口连接7.4v锂电池；
8.选择需要使用的检测模块并通过标准2.54mm排线与微处理器对应模块功能引出的2.54mm排针连接在一起，微处理器自检之后与各模块进行通讯，判断是否插入使用的模块，并根据不同的模块，启用不同的功能，插入1.8寸lcd显示模块，通过lcd显示模块对当前定时器系统情况进行显示，插入wifi模块，连接2.4gwifi，将设备状态上报给云端，并且用户可以通过云端对定时器进行控制，插入按键模块，用户通过按键对定时器进行本地操作，
插入rgb灯模块/蜂鸣器模块/控制模块，定时时间到达，对rgb灯/蜂鸣器/继电器进行操作。
9.优选地，所述状态指示灯模块包括红色led灯用于显示屏幕显示状态、蓝色led灯用于显示按键状态、白色led灯显示与wifi的连接情况。
10.优选地，所述外置存储器模块采用四线spi与微处理器连接存放标准gb2312中文字库以及部分微处理器所需信息。
11.优选地，所述wifi模块使用at命令模式与微处理器通过usart3进行通讯，连接2.4gwifi。
12.优选地，所述电源模块通过ao3401a场效应管增大输入电流，然后通过一个me6119c50m5g低压差快速响应ldo，将输入电压稳定在5v，提供5v电源的输出，再通过一个me6211c33m5g低压差快速响应ldo，将输入电压稳定到3.3v，提供3.3v电源输出，最后输出到单片机3.3v供电端。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
14.1.本实用新型智能定时器系统采用stm32f103rct6作为主控芯片，因为其低功耗高性能的特点，并且根据不同的提示方式和使用方式设计了一系列可拓展的外设，方便使用者组合出适合自己使用的定时器，并且由于stm32f103rct6芯片的高拓展性，为其设计了wifi模块，可以用于云端控制外设模块的作用，以满足智能需求，并且方便日后的云端升级，能够匹配更多的外设，具有更强的功能性；
15.2.本实用新型智能定时器系统功能性更强，设置定时的方式更加多样，拓展性能更加强悍，尤其在传统定时器功能被智能手机覆盖的今天，我们这一款智能定时器无疑为定时器未来的拓展展现了方向；
16.3.本实用新型智能定时器系统针对移动使用情景，选用了低功耗高性能的微处理器，wifi模块和外设模块，并使用超声波模块和软件联调，在一段时间检测不到使用者之后，将所有硬件模块置为低功耗模式(睡眠模式)，并选用高密度的锂电池供电，力求在对传统定时器进行提升的同时，能够保留传统定时器长续航的优点；
17.4.本实用新型智能定时器系统在外设方面，推出了丰富的配件，例如显示模块，按键模块，wifi模块，rgb灯模块，控制模块等，使得用户可以根据自己的需求选购配件，这样就大大提升了传统定时器模块的功能性，用户不仅可以将其当作普通时间定时器用作时间提醒，也可以当作智能控制器，用于设备的定时控制，并且可以通过wifi模块连接云端，拓展更多的使用可能性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本实用新型智能定时器系统的使用流程图；
20.图2是本实用新型智能定时器系统的电路原理图；
21.图3是本实用新型智能定时器外设连接示意图；
22.图4是本实用新型中stm32f103rct6主控芯片的电路结构图；
23.图5是本实用新型中esp-01swifi模块的电路结构图；
24.图6是本实用新型中ws2812brgb模块的电路结构图；
25.图7是本实用新型中led状态指示灯模块的电路结构图；
26.图8是本实用新型中按键模块的电路结构图；
27.图9是本实用新型中tmb12a05蜂鸣器模块的电路结构图；
28.图10是本实用新型中hc-sr04超声波测距模块的电路结构图；
29.图11是本实用新型中采用st7735芯片的1.8寸lcd显示模块的电路结构图；
30.图12是本实用新型中w25q128fvsigtr存储模块的电路结构图；
31.图13是本实用新型中继电器控制模块的电路结构图；
32.图14是本实用新型中电源模块的电路结构图。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.请参阅图1至图14所示，一种基于stm32f103设计的智能定时器系统，智能定时器系统包括用作中控的stm32f103rct6，stm32f103rct6上设有3个spi、1个usart、51个拓展io口，本实用新型集成标准的xh2.54接口与状态指示灯模块。
35.stm32f103rct6的8个定时器实现定时和实时时钟功能，3个spi用于连接lcd显示模块和外置存储器模块，1个usart用于连接wifi模块，实现与云端的连接，以实现云端控制和云端消息接收和发送功能，51个拓展io口，用于连接rgb灯模块、超声波测距模块、蜂鸣器模块、具有硬件消抖的按键模块和控制模块，标准的xh2.54接口连接锂电池后通过电源模块降压后进行供电，状态指示灯模块通过三个led灯组成，一个红色led灯用于显示屏幕显示状态，一个蓝色led灯用于显示按键状态，一个白色led灯显示与wifi的连接情况。
36.状态指示灯模块采用由st7735芯片驱动的1.8寸彩色lcd显示屏，分辨率为128*160，使用3线spi协议连接微处理器。
37.外置存储器模块采用w25q128fvsigtr，支持电压为2.7～3.6v，在本设计中采用四线spi与微处理器连接。该存储芯片用于存放标准gb2312中文字库(共有宋体12、16、24、32号四种字体)以及部分微处理器所需的信息。
38.wifi模块采用使用esp8266作为主控的esp-01s模块，其使用at命令模式与微处理器通过usart3进行通讯，连接2.4gwifi，实现云端互通的功能。
39.rgb灯模块采用ws2812b，其是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控led光源，外型与一个5050led灯珠相同，元件包含有高精度的内部振荡器和可编程定电流控制部分，有效保证了像素点光的颜色高度一致。
40.超声波测距模块采用hc-sr04模块，此模块性能稳定，测度距离精确，可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，模块高精度，测距精度可达高到3mm，并且具有极小的盲区。
41.蜂鸣器模块采用tmb12a05电磁式有源一体蜂鸣器，工作电压为4～8v，工作温度
为-40～+85℃，额定频率2300hz。
42.按键模块采用普通的按键开关，按键一按下后端口输入高电平，按键二和案件三按下则端口输入低电平，并且每个按键下并联一个电容，起到硬件消颤的作用。
43.控制模块采用继电器模块，相较于电子开关芯片，可以更加便捷的更换被控制的模块的工作状态。
44.电源模块的输入是通过标准xh2.54接口连接7.4v锂电池，首先通过ao3401a场效应管增大输入电流，然后通过一个me6119c50m5g低压差快速响应ldo，将输入电压稳定在5v，提供5v电源的输出，再通过一个me6211c33m5g低压差快速响应ldo，将输入电压稳定到3.3v，提供3.3v电源输出，最后输出到单片机3.3v供电端。
45.智能定时器系统的工作流程如图1所示，使用者先选择需要使用的检测模块并通过标准2.54mm排线与微处理器对应模块功能引出的2.54mm排针连接在一起，微处理器通过自身硬件自检之后与各模块进行通讯，判断已经插入使用的模块，并根据不同的模块，启用不同的功能。例如插入1.8寸lcd显示模块，则通过lcd显示模块对当前定时器系统情况进行显示；如插入wifi模块，则连接2.4gwifi，将设备状态上报给云端，并且用户可以通过云端对定时器进行控制；
46.如插入按键模块，则用户可以通过按键对定时器进行本地操作；如插入rgb灯模块/蜂鸣器模块/控制模块，则在定时时间到达时，对rgb灯/蜂鸣器/继电器进行设定好的操作。
47.其中电路的原理图如图2所示，中控mcu为stm32f103rct6芯片，其通过3线spi协议与lcd显示模块相连接，通过4线spi协议与存储模块连接。wifi模块则通过与微处理器引出的usart3串口进行通讯，通过at模式设置wifi模块，从而达到连接wifi，向云端发送数据和接受云端信息的功能。控制模块达到对外设状态的控制则通过微处理器控制继电器端口的高低电平来控制继电器的吸合/张开状态从而达到对外设通断电的控制。超声波模块则通过向微处理器发送一段时间的状态信息，微处理器通过定时器读取高电平的时间来读取距离信息。
48.电源模块通过标准xh2.54接口连接7.4v锂电池，首先通过ao3401a场效应管增大输入电流，然后通过一个me6119c50m5g低压差快速响应ldo，将输入电压稳定在5v，提供5v电源的输出，再通过一个me6211c33m5g低压差快速响应ldo，将输入电压稳定到3.3v，提供3.3v电源输出，最后输出到单片机3.3v供电端。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。