基于STM32的多路电压测量设计方案基于STM32的多路电压测量设计方案.pdf

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基于STM32的多路电压测量设计方案基于STM32的多路电压测量设计方案

基于STM32 的多路电压测量设计方案  导读: 本设计提出一种基于STM32 芯片的多路电压测量设计方案,测量范围在0-10V 之间。 把STM32 内置A/D 对多路电压值进行采样,得到相应的数字量。然后按照数字量和模拟量的 比例关系得到对应的模拟电压值,通过TFTLCD 显示设备显示出来,同时将多路采集的数据 存储到SD 卡中。 o 关键字 o STM32 电压测量  作者:宋敬,付广春,马献国 本设计提出一种基于STM32芯片的多路电压测量设计方案,测量范围在0-10V之间。 把STM32 内置A/D 对多路电压值进行采样,得到相应的数字量。然后按照数字量和模拟 量的比例关系得到对应的模拟电压值,通过TFTLCD 显示设备显示出来,同时将多路采集 的数据存储到SD 卡中。 1.引言 近年来,数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注,数据采集系统也有了迅 速的发展,它可以广泛的应用于各种领域。 数据采集技术是信息科学的重要分支之一,数据采集也是从一个或多个信号获取对 象信息的过程。数据采集是工业控制等系统中的重要环节,通常采用一些功能相对独立 的单片机系统来实现,作为测控系统不可缺少的部分,数据采集的性能特点直接影响到 整个系统。 电压的测量最为普遍性,研究设计并提高电压测量精度的方法及仪器具有十分重要 的意义。在电压测量设计中,单片机作为控制器,是整个设计的核心。除此之外,设计 中还必须有模数转换器(ADC)。ADC 用于直接采集模拟电压并将模拟信号转换成数字信 号,它直接影响着数据采集的精度和速度。 2.系统概述 本设计的微控制器采用STM32 单片机。 STM32 系列单片机是基于ARM 公司Cortex-M3 内核设计的。它的时钟频率达到72MHz, 是同类产品中性能较高的产品,具有高性能、低成本、低功耗的优点,是嵌入式应用设 计中良好的选择。设计中的A/D 转换器采用STM32 内置ADC.STM32 的ADC 是一种 12 位逐 次逼近型模拟数字转换器。 它有多达 18 个通道,可测量 16 个外部和2 个内部信号源。各通道的A/D 转换可以 单次、连续、扫描或间断模式执行。转换结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据 寄存器中。其输入时钟最大可达到14MHz. 本设计可测量8 通道电压值,测量范围为0-10V 的电压,显示误差为±0.001V.LCD 实时显示电压值和波形图,MicroSD 卡对数据进行同步存储。系统原理框图如图 1 所示。 3.系统硬件设计 本设计的硬件主要包括STM32 模块,LCD 模块,SD 卡模块和按键模块。STM32 模块 不仅作为核心控制器,还包括ADC 设备,它主要包括STM32 最小系统电路。LCD 模块主 要包括LCD 驱动接口电路。SD 卡模块主要是SD 卡驱动电路。除此之外,还有用于程序 下载调试的J-Link 接口电路和电源电路等。 3.1 STM32 最小系统 本模块主要介绍STM32 芯片和设计中用到的外设模块。 STM32 最小系统使用外部高速时钟,外接8M 晶振。STM32 的两个BOOT 引脚都接低电 平,以使用户闪存存储器为程序启动区域。芯片采用J - L i n k 下载模式,也可以进 行硬件调试。STM32 的电源引脚都接了滤波电容以确保单片机电源的稳定。 STM32F103VET6 拥有3 个ADC,这些ADC 可以独立使用,也可以使用双重模式(提高 采样率)。STM32 的ADC 是 12 位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有 18 个通道可测量 16 个外部和2 个内部信号源。各通道的A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。 ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16 位数据寄存器中。STM32 的ADC 最大的转 换速率为1Mhz,也就是转换时间为1us(ADCCLK=14M,采样周期为1.5个ADC 时钟下得到), 不能让ADC 的时钟超过14M,否则将导致结果准确度下降。STM32 将ADC 的转换分为2 个 通道组:

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