挑战杯多功能数据转换器研究报告冯孟川..doc

编码：甲3A02413B 第十一届“挑战杯” 河南省大学生课外学术科技作品竞赛 参 赛 作 品 作品名称： 多功能数据转换器 类别： □自然科学类学术论文 □哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技制作 □小发明创造 摘要 随着通信技术的飞速发展,越来越多的总线通信标准在工业生产领域、日常生活中得到广泛的应用，但是也带来了多种通讯总线协议、多种行业甚至企业通信标准并存、通信网络部件的多样性，以及将多种总线、多种通信协议产品接入同一种网络总线等问题。同时随着蓝牙、Zigbee、NRF等无线通信协议在工业生产中应用范围的扩大，在工业生产过程中将面临大量将无线数据信号转化为相应有线传输信号的应用问题。 我们的作品以高性能的STM32芯片为转换器的控制核心，利用STM32处理芯片高性能的计算能力和软的可裁剪性，以提高作品应用的便利性和实用性。 目录 摘要 2 前言 4 第一章 绪论 5 1.1国外同类研究状况 5 1.2国内同类研究状况 5 第二章 系统硬件设计 6 2.1主控MCU 6 2.2无线模块 6 2.3作品框架 8 2.4作品原理 8 第三章 实物展示 8 第四章 数据采集 9 结论 10 参考文献 10 前言 随着通信技术的飞速发展,越来越多的总线通信标准在工业生产领域、日常生活中得到广泛的应用，但是也带来了多种通讯总线协议、多种行业甚至企业通信标准并存、通信网络部件的多样性，以及将多种总线、多种通信协议产品接入同一种网络总线等问题。同时随着蓝牙、Zigbee、NRF等无线通信协议在工业生产中应用范围的扩大，在工业生产过程中将面临大量将无线数据信号转化为相应有线传输信号的应用问题。 现有的数据转换器在功能上比较单一，数据传输与转换在性能上还有不尽人意之处，在功能上不可裁剪。 该作品可以应用在需要数据转换与传输的场合，如工业现场、家庭等，或者在铺设有线通讯不方便，需要有线和无线通讯数据转接的地方。本作品还可以进行适当的软、硬件裁剪，实现无线通讯数据转换为其它现场总线数据传输。 市场上此类功能的数据转换器比较紧缺，市场前景可观。 第一章 绪论 1国外同类研究状况 目前国内外市场上已有大量的、不同功能的数据转换器，但这类产品在功能上只是实现某一功能上的数据转换，如RS232-RS485转换器， TCP/IP-RS485转换器，USB-RS485/422互转转换器，串口无线转换器，Anybus-X的总线网关等。但是以上各类产品在功能上未能实现多通信协议数据转换，在数据传输与转换在性能上还存在不尽人意之处，在功能上不可裁剪，在使用存在不方便性，这些问题在一定程度上限制此类数据转换器的应用。 1.2国内同类研究状况 国内现有的数据转换器在功能上比较单一，数据传输与转换在性能上还有不尽人意之处，在功能上不可裁剪。如RS232-RS485转换器， TCP/IP-RS485转换器，USB-RS485/422互转转换器，串口无线转换器，Anybus-X的总线网关等相关的技术比较少。 第二章 系统硬件设计 2.1主控MCU 主控制器采用的是stm32f103vet6的内核：ARM 32位的Cortex?-M3 CPU作为核心芯片，它是ST公司生产的一种低功耗、高性能32位微控制器，具有以下标准功能：从32K字节至128K字节的闪存程序存储器、从6K字节至20K字节的SRAM内嵌4至16MHz高速晶体振荡器、 内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器、 内嵌40kHz的RC振荡器PLL供应CPU时钟、 带校准功能的32kHz RTC振荡器、DMA ，7通道DMA控制器， 支持的外设：定时器、ADC、SPI、I2C和USART，6位6通道高级控制定时器多达6路PWM输出 死区控制、边缘/中间对齐波形和紧急制动2个看门狗定时器(独立的和窗口型的) 系统时间定时器：24位自减型。 2.2无线模块 作品是以Zigbee、蓝牙、NRF等无线模块作为传输方式，使用无线模块可以省去导线，而且传输稳定、快捷。依次是Zigbee、蓝牙、NRF。 2.3作品框架 2.4作品原理 本作品以ST公司STM32为核心芯片构建的多功能、可裁剪的多功能数据转换器，可实现不同通讯协议设备间通讯数据的转换、传输。 本作品发明的目的是实现多协议下的通讯数据高效、便利的数据传输，基本设计思路是以STM32为核心控制芯片设计多功能数据转换器的控制板，控制板上可挂接Zigbee、蓝牙、NRF模块等无线通讯模块