**单片机设计介绍，基于STM32的GPS远程矿山矿场监控系统
文章目录
一 概要
基于STM32的GPS远程矿山矿场监控系统概要如下：
一、系统概述
基于STM32的GPS远程矿山矿场监控系统旨在实现对矿山边坡及周边环境的实时监控，通过集成GPS定位、传感器数据采集、数据存储、通信以及人机交互等功能，实现远程监控与控制，确保矿山作业的安全与高效。
二、系统组成
硬件设计：
电源电路：为系统提供稳定的电源供应。
最小系统电路：基于STM32的核心电路，负责系统的整体运行与控制。
传感器采集电路：包括温度、湿度、瓦斯浓度等传感器，用于实时采集矿山边坡及周边环境信息。
数据存储电路：采用TF卡等存储介质，将采集到的环境信息以文件形式保存。
通信电路：支持RS232/RS485通信接口或GPRS无线传输模块，实现远程通信功能。
人机交互电路：通过LCD屏等显示设备，实现数据的实时直观显示，同时提供现场调试与信息交流的操作性。
GPS定位电路：集成GPS定位模块，实时获取矿山边坡的位置信息。
软件设计：
传感器采集系统软件设计：负责从传感器读取环境信息并进行处理。
FATFS文件系统软件移植：采用通用的FATFS文件系统，用于存储管理采集到的传感器数据。
SDIO存储软件设计：实现TF卡等存储介质的读写操作。
GPRS无线通讯软件设计：实现远程数据的无线传输功能。
上位机监控软件设计：通过远程主机或手机客户端软件，实现对矿山边坡及周边环境的实时监控。
人机交互软件设计：实现LCD屏的显示控制，提供友好的用户界面。
三、系统特点
高精度监控：通过集成多种传感器，实现对矿山边坡及周边环境的高精度监控，确保矿山作业的安全。
实时通信：支持GPRS无线传输模块，实现远程数据的实时传输，方便管理人员进行远程监控与控制。
数据存储：采用TF卡等存储介质，将采集到的环境信息以文件形式保存，方便后续的数据分析与处理。
操作简便：通过LCD屏等显示设备，提供友好的用户界面，方便现场工作人员进行调试与信息交流。
四、总结
基于STM32的GPS远程矿山矿场监控系统通过集成GPS定位、传感器数据采集、数据存储、通信以及人机交互等功能，实现了对矿山边坡及周边环境的实时监控与远程控制。该系统具有高精度监控、实时通信、数据存储以及操作简便等特点，为矿山作业的安全与高效提供了有力保障。
二、功能设计
矿山边坡远程监控系统硬件设计主要由电源电路，最小系统电路、传感器采集电路、数据存储电路、通信电路、人机交互电路、GPS定位电路等七部分组成。传感器数据采集模块用于矿山边坡周边环境信息的模拟量信号作为STM32主控制器的输入信号，数据存储模块用于将采集到环境信息以文件的形式保存在TF卡中，通信模块将实现远程监测控制功能，人机交互模块实现数据实时直观显示，此外具有操作性，方便工作人员现场调试、信息交流等工作。
矿山边坡远程监控系统软件设计主要包括传感器采集系统软件设计、FATFS文件系统软件移植、SDIO存储软件设计，GPRS无线通讯软件设计、上位机监控软件设计、人机交互软件设计。模拟量采集系统包括各个传感器数据的采集监控、文件管理系统采用通用的FATFS文件系统，负责存储管理采集到的传感器数据。通信接口采用RS232/RS485通信接口或GPRS无线传输模块。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
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六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25