实验4 1.根据给定电路图4，利用立创EDA专业版画出对应电路图，PCB图，按规则排好相应器件，并生成2D、3D图，并作好个人信息注释。 2.利用前面编写好的stm32f407开发板采集温湿度DHT11、超声波、光敏，当按下key0时，LEDO灯亮，数据开始采集，并将采集数据通过wifi发送给javaweb系统，并保存在对应的mysql数据库中，当按下key1，则停止采集，LEDO灭，并动态显示相应信息及个人信息到串口1及LCD下，注意传感器所用引脚，javaweb采用多模式格式，并动态显示采集数据表格及相应动态图形，页面包括自己学号202440700214及姓名蒋思仪。

<think>好的，我现在需要处理用户关于“实验4”的要求。首先，我得仔细阅读用户的问题，确保理解每一个步骤。用户分了两部分任务：一是使用立创EDA专业版绘制电路图和PCB，二是基于STM32F407开发板的数据采集和传输系统。 首先看第一部分，绘制电路图。用户提到了电路图4，但这里可能没有图，所以需要假设常见的传感器连接方式。DHT11温湿度传感器通常需要单总线连接，比如接某个GPIO引脚。超声波模块可能涉及Trig和Echo引脚，光敏电阻可能通过ADC读取。按键Key0和Key1需要接外部中断或GPIO输入，LED0接GPIO输出。需要确认STM32F407的引脚分配，避免冲突。立创EDA的操作步骤需要详细说明，比如创建项目、添加元件、连线、检查电气规则，然后生成PCB，注意布局规则，比如电源走线、信号隔离，最后生成2D和3D图，并添加个人信息注释，比如学号和姓名。 接下来是第二部分，嵌入式开发部分。需要配置STM32F407的各个外设：DHT11的时序控制，超声波模块的定时器用于测量时间，光敏电阻的ADC配置，按键的中断或轮询检测。当按下Key0时，启动数据采集，LED0亮，数据通过WiFi模块（比如ESP8266）发送到JavaWeb系统。这里需要考虑WiFi模块的通信协议，比如TCP/IP，数据格式可能是JSON。同时，数据存储到MySQL数据库，需要设计数据库表结构，包含时间戳、传感器数据、学号等信息。按下Key1停止采集，LED0灭，同时要在串口1和LCD上显示信息，包括动态更新。需要确保LCD驱动正确，显示格式清晰。 JavaWeb部分需要搭建一个Web应用，可能用Spring Boot框架，提供API接收传感器数据，存储到MySQL。前端需要展示动态表格和图表，比如使用ECharts或Highcharts，实时更新数据。页面要包含学号202440700214和姓名蒋思仪。可能需要使用WebSocket实现实时通信，或者前端定时轮询API获取最新数据。多模式格式可能指不同的数据显示方式，比如表格、折线图、柱状图等。 需要检查各部分之间的协调，比如STM32是否正确封装数据包，WiFi传输是否稳定，JavaWeb接口能否正确解析数据，数据库插入是否成功。同时，串口和LCD的显示要调试，确保信息正确显示，没有延迟或乱码。测试时需逐步验证每个传感器单独工作，再整合整个系统，处理可能的中断冲突或资源竞争问题。 可能遇到的难点包括DHT11的时序控制，超声波测距的准确计时，WiFi模块的连接稳定性，以及JavaWeb的实时数据展示。需要查阅各模块的数据手册，确保驱动代码正确。此外，跨域问题、数据库连接池配置、前端数据更新策略也需要考虑。最后，整个系统的联调测试是关键，确保所有组件协同工作，数据流畅通。</think>根据实验4的要求，现将实现步骤分为硬件设计和软件开发两部分进行详细说明： $$电路设计部分$$ 1. **立创EDA专业版操作** - 创建新工程，命名为"实验4_学号202440700214" - 根据原理图4添加元件库：STM32F407ZGT6、DHT11、HC-SR04、光敏电阻、按键×2、LED、ESP8266模块 - 引脚连接示例： $$DHT11-DATA \rightarrow PA0$$ $$HC-SR04-TRIG \rightarrow PA1,\ ECHO \rightarrow PA2$$ $$光敏ADC \rightarrow PC0$$ $$KEY0 \rightarrow PE3,\ KEY1 \rightarrow PE4$$ $$LED0 \rightarrow PD12$$ $$ESP8266-TX \rightarrow PA9(RX),\ RX \rightarrow PA10(TX)$$ 2. **PCB布局要点** - 电源模块单独分区 - 模拟信号（光敏）与数字信号隔离 - 晶振走线长度≤15mm - 个人信息丝印层添加： $$\text{202440700214 蒋思仪}$$ $$软件开发部分$$ 1. **STM32程序框架** ```c // 引脚定义 #define DHT11_PIN GPIO_Pin_0 #define TRIG_PIN GPIO_Pin_1 #define ECHO_PIN GPIO_Pin_2 // 状态机实现 void EXTI3_IRQHandler() { // KEY0 if(KEY0按下){ LED0 = 1; Start_Data_Collection(); ESP8266_Send("AT+CIPSTART=..."); } } ``` 2. **数据采集逻辑** - DHT11采用单总线协议，时序精度要求： $$T_{start} ≥ 18ms,\ T_{low} = 80μs$$ - 超声波测距算法： $$Distance = \frac{T_{echo} \times 340}{2 \times 10^6} (m)$$ - ADC采样率配置： $$f_{s} = \frac{APB2CLK}{(采样周期+12)}$$ 3. **JavaWeb系统架构** ```mermaid flowchart TD A[STM32] -- WiFi --> B(ESP8266) B -- TCP --> C[SpringBoot] C --> D[(MySQL)] C --> E[ECharts] E --> F[Web界面] ``` 4. **数据库设计** ```sql CREATE TABLE sensor_data ( id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, temp FLOAT, humidity FLOAT, distance DECIMAL(5,2), light INT, stuid VARCHAR(15) DEFAULT '202440700214', timestamp DATETIME ); ``` $$关键实现细节$$ 1. **WiFi通信协议** - 数据帧格式： $$[STU_ID]|[温度]|[湿度]|[距离]|[光照]$$ - 示例： $$202440700214|25.6|68%|1.23m|512$$ 2. **前端动态显示** ```javascript // ECharts实时更新 function updateChart() { setInterval(() => { fetch('/api/latest?stuid=202440700214') .then(res => res.json()) .then(data => { chart.setOption({ series: [{ data: data.tempArray }] }); }); }, 1000); } ``` 3. **异常处理机制** - 传感器断线检测： $$若连续3次读取失败则触发警报$$ - 数据校验： $$CRC8校验DHT11数据：DHT11_{byte4} = \sum_{i=0}^3 byte_i$$ $$测试验证流程$$ 1. 硬件测试顺序： $$LED测试 \rightarrow 按键中断测试 \rightarrow 传感器单体测试 \rightarrow 系统联调$$ 2. 性能指标要求： - 采集周期：1s ± 100ms - WiFi传输延迟：≤500ms - 数据显示刷新率：≥1Hz 建议在实现过程中： 1. 使用示波器验证传感器时序 2. 采用Postman测试API接口 3. 使用MySQL Workbench监控数据写入 4. 通过STM32CubeMonitor实时观察变量变化 最终提交物应包含： - 立创EDA工程文件（含2D/3D图） - STM32完整工程（Keil/Makefile） - JavaWeb系统源码 - 测试视频（展示完整工作流程） - 实验报告（含关键代码段说明）