依据需求设计总体方案、硬件详细方案、软件详细方案

需求

需求的来源多种多样，一般为市场调研、用户反馈等，我们设定一个简单的原始需求：
监测环境温度并上传到平台显示。
关于原始需求，有一个老生常谈的例子：客户要一匹马，是客户的原始需求，我们要分析客户到底要的是马还是要跑得更快。产品经理要学会挖掘客户的真实需求，拆分并整理成产品需求文档（PRD）。
我们这里将原始需求拆分成以下几个详细的需求：

监测环境温度
显示环境温度
上传环境温度到Iot平台
Web显示温度曲线

我们根据实际的情况再添加几条方便运维设备的需求：

Log日志输出，方便查看设备详细运行信息
指示灯，方便查看设备运行状态
按键触发单次上传数据，方便检测设备上传功能是否正常

我们再添加几个扩展需求，方便后期将产品扩展成其他类型的设备

预留监测压力传感器的接口

分析并整理所有的需求后，需求列表如下：

序号	需求内容	优先级
1	监测环境温度	1
2	显示环境温度	1
3	上传环境温度到Iot平台	1
4	Web显示温度曲线	1
5	Log日志输出，方便查看设备详细运行信息	2
6	指示灯，方便查看设备运行状态	2
7	按键触发单次上传数据，方便检测设备上传功能是否正常	2
8	预留监测压力传感器的接口	3

优先级为1的是必须要实现的，优先级为3的是根据实际情况去实现。

总体方案

毕设-总体方案.png
这个总体方案是功能框图，硬件详细方案、软件详细方案需要根据这个功能框图细化。我们这俩省略了UI、平面、结构、测试的工作，目的是为了快速开发。

硬件详细方案

根据总体方案的功能框图，硬件涉及到8个功能模块，我们需要对每个功能模块进行细化。理论上每个公司都会有自己的供应商和仓库，所以器件选型上以原有的为主。这里我们以淘宝配单店，按照市面最通用的物料进行选型。

物料选型以淘宝配单店为主
所有的详细方案只考虑功能实现，不考虑外观结构等
温度传感器
我们测试的是室内环境温度，温度变化范围是-10℃~40℃，最大精度0.5℃就能满足我们的要求。市面上DS18B20即可满足我们的要求。

我们查看数据手册得到，DS18B20的工作电压3.3V满足要求，测量范围满足要求，IO口占用1个。

显示
我们采用数码管显示，采用0.56寸四位共阳数码管。

共阳极数码管我们通过三极管驱动，数码管供电是3V，单个红色数码管段压降为1.4V，IO口串接100Ω电阻，单段电流为16mA，共使用12个IO口，最大电流（全亮）为128mA（16mA4位8段/4）（动态驱动，每次只点亮一个数码管）。

无线上传

无线上传我们选用低功耗广域网技术，采用祥云物联网的NB-Iot模块，基于移远科技的BC35模块。

供电电压为3.3V，最大电流300mA，共用到1个串口，3个IO口。

Log输出

Log输出一般采用串口，只需要预留1个串口即可。通过串口转usb工具，连接到电脑上打印出设备运行信息。

LED状态指示

用0603封装的贴片LED灯，通过IO口直接驱动,串接1k电阻，单个电流3.3mA，三个LED指示灯占用3个IO口，共10mA。

按键

按键采用轻触按键，贴片式，因只用3个按键，所以不需要做矩阵键盘，只需用3个IO口。

压力传感器

根据我们搜索到的压力传感器方案，我们只需要在设备上预留一路5V电源、2个IO口。

MCU

首先确定MCU，因为产品不涉及低功耗，且现在市面上STM32F103的单片机流通量最大，所以我们初步选用这个型号的单片机。根据之前的计算，至少需要24个IO+2个串口。我们选择使用STM32F103RCT6，一方面因为这个芯片市面流通量最大，另一方面它的可用IO大于28。在STM32CubeMX中选择这颗芯片，并设置使用外部晶振、JTAG仿真以及两个串口。

电源

我们初步设计使用5V的USB供电，因为可以使用电脑或者充电宝供电。因为USB转Micro USB的线比较多，所以选择使用Micro USB作为电源输入接口。
根据上面的选型，整个系统除了压力传感器外，其他都使用的是3.3VDC电源。因为输入电源为5V，所以需要一个LDO进行降压。由上面计算可得所需电流大概为400mA，选用市面通用的LDO-AMS1117-3.3V，最大电流为1A（预留量），压降1V。