基于单片机的多功能测量仪的设计!.pdfVIP

ELECTRONICS WORLD ・探索与观察 基于单片机的多功能测量仪的设计 北方工业大学电子信息工程学院通信工程系 代 勇 【摘要】 单片机作为检测仪器在嵌入式中应用十分广泛。随着时代的发展，单片机的功能越来越强大。基于stm32系列开发板的丰富的外围 设备，使我们对于各种系统的仿真模拟也越来越广泛。本系统则是利用stm32作为控制核心，利用其自带的外围设备进行模拟多功能测量仪 的实现。在误差允许的前提下可以进行幅度，频率，以及占空比等测量，在检测pwm波时还可以进行倍频输出的功能。 【关键词】 嵌入式；倍频输出；频率测量，幅度测量 基于ARM公司Cortex-M3 内核设计的是专门设计于满足集高性能 、 1.引言 低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。 本次系统采用的是32F103RBT6主控模块 （如图2所示），其中芯 目前利用单片机进行测量各种模拟信号的数字特性已不再稀 片具备有内置的128KB的Flash2X12位的ADC 、4X16位TIMER 以及 奇，毕竟目前嵌入式和最小系统甚是流行且发展极快。体积小，性 2XSPI(18Mbit/s) ，3XUART,通讯接口等多种资源。另外其A DC 为 能强，功耗低已经是嵌入式器件的代名词。嵌入式系统将先进的半 逐次逼近型模数转换器 , 各通道的转换可以单次 、连续 、扫描或 导体技术，计算机技术和电子技术，以及各个行业结合，是一个技 间断模式执行 ,转换结果以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄 术精密，学科交叉和不断创新的知识集成系统。本系统具有更高的 存器中。通用定时器是一个通过可编程预分频器驱动的16位自动装 集成度，更加方面快捷，足以满足我们日常的生活需求。 载计数器构成，每个定时器都是完全独立的，没有互相共享任何资 源。它们可以一起同步操作。并且通用定时器可以设置为向上、向 2.系统硬件设计 下、向上/ 向下自动装载计数。模拟输入管道的。 2.3 频率（PWM）采集模块 2.1 系统结构 本次实验使用了通用定时器TIM2和TIM3 ，他们捕获通道都是围 本系统主要由以下模块组成，采集信号模块，通信模块，定时 绕着一个捕获寄存器，包括捕获的输入部分(数字滤波、多路复用和预 器模块，人机交互模块等，由图1所示。本系统的工作的原理大致 分频器) ，和输出部分( 比较器和输出控制) 。在这里只展示了通道一的 为：首先几路信号经过调理电路调理后进入模拟通道1和2等。然后 输入部分。下面几张图是一个捕获通道概览。当前工作在输入捕获模 在测量电压时，经过模数转化器转化为数字信号。在一定时间内比 式下，输入的部分对TL1信号进行采样，TL1F则表示滤波后的信号。 较出最大值，即为信号幅值。在测量频率时，利用定时器中断测量 利用边缘检测器产生一个TL1FP1 的信号，利用此信号，从模式控制 频率，即上升沿和下降沿的时间来计算出信号的频率与占空比。再 器可以产生输入触发或作为捕获控制。当通道检测到ICx信号上相应 利用通用定时器发出双倍频的信号。开关输入的变量是通过后I/O 的上升或下降沿后，计数器的当前计数值被锁存到捕获寄存器TIM2_ 输入，stm通过中断的方式读取。数据处理后可由LCD屏幕直接显 CCRX 中，当连接TL1上时写入寄存器TIM2_CCR1 中，连接TL2时写 示。为了是数据显示更加直观，通过US