【正文】 控制器完成 電路的設計，包括 CPU、 顯示 電路 、 AD 采集電路 、 存儲電路等。 3）完成 PCB 圖的布線及電路板的制作。整理電路元器件，完成電路板的焊接。 4）軟件設計：編寫驅動程序和 應用程序 ， 調試電路，完成整體的設計要求。 設計思路 通過對所提出問題的分析以及 所 設計 產品 的 使用場合、范圍和溫度壓力各項參數 的考慮 ，本次實訓是要設計一個操作方便、易于攜帶的溫度壓力測試儀，去檢測現場溫度或壓力傳感器采集回來的信息，進而通過測試儀判斷其好壞。 通過對 STM32 的學習，了解到由于其具有豐富的外設和功能，所以本次設計主要以 STM32 為主控制器，采用雙通道對現場 傳感器信號 進行采集，經 A/D轉換后，通過 DMA 通道把 數據暫存到數組中，最后通過軟件的設計（標度變換、補償算法） ，把經過標度變換后的溫度 /壓 力值顯示 在 LCD 上 。 了解了需要實現的功能后，要做的工作主要包括：前期相關理論知識的學習、畫電路原理圖、硬件的焊接、軟硬件的調試以及后期的總結工作、論文的寫作。 傳感器 的 分 類 和性能指標 為了使傳感器便于生產和推廣應用，人們開始從不同的角度對傳感器進行分 3 類歸納： 按傳感器的機理及轉換形式分類有結構型、物性型、數字（頻率）型、量子型、信息型和智能型。 按敏感材料分類有半導體型、功能陶瓷型、功能高聚物型等。 按測量對象參數分類有光傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、磁傳感器、壓力傳感器、振動傳感器、超聲波傳感 器等。 按應用領域分類有機器人傳感器、醫(yī)用傳感器、環(huán)保傳感器、各種過和檢測傳感器等。 一般來說，前兩種分類方法便于傳感器的研究制造；后兩種分類方法有利于選擇用，不過任何一種分類方法都不是絕對的，都不同程度地帶有局限性、就觀性或隨意性。為方便選擇、應用起見基本上按第三種方法進行分類。電壓敏感元件在國外一般只作為一種非飽和性電阻或變阻器，而不把它當作敏感元件或傳感器來看待。 基本參數指標： 量程指標：量程范圍、過載能力 靈敏度指標：靈敏度、滿量程輸出、分辨力、輸入輸出阻抗等。 精度指標：精度誤差、重 復性、線性、滯后、靈敏度誤差、閥值、穩(wěn)定性、漂移等。 動態(tài)性能指標：固有頻率、阻尼系數、頻率范圍、頻率特性等 分辨力：傳感器在規(guī)定的測量范圍內能夠檢測出的被測量的最小變化量稱為分辨力。 測量范圍和量程：在允許誤差限內，被測量值得下限到上限之間的范圍稱為測量范圍。 檢測 范圍與評價標準 根據 對主流傳感器性能和參數的了解，結合熱力站溫度、壓力傳感器使用情況，本設計中巡檢儀采用接入的信號為 15V， 420mA 的標準信號。若用戶接入的傳感器不是這兩種標準信號的輸出，測試結果將是不正確的。 目前 便攜式 巡檢 儀 只是針對熱力控制站回水、供水管道上的溫度、壓力傳感 4 器的測試，通過控制柜上顯示器顯示各路傳感器采集回來的數據，控制溫度、壓力的大小，當某一路的顯示出現 明顯 異常時，通過測試儀對此路進行測試。根據傳感器從現場采集回來的溫度和壓力數據，以及設備正常運行時的參數作為對傳感器好壞評價標準， 由于熱力的溫度和壓力值相對比較穩(wěn)定，當 測得的數據在一定范圍內時， 則認為傳感器沒有出現問題 ， 反之， 認為 傳感器出現故障 。 5 2. 巡檢儀簡介 巡檢 儀 的 特點 本次 實訓 設計 的 便攜式測試儀 最主要 是 具有 攜 帶方便、操作簡單、重量輕等特點， 主要以 檢測輸出電壓信號為 15V、 電流信號為 420mA 信號的 溫度、壓力傳感器，由外接 9V直流電源為整個系統(tǒng)提供電源，外面還有一排接線，包括傳感器接線引腳， RS485 通信接口，一個電源開關以及四個功能按鍵，電源指示燈和功能指示燈等幾部分組成，顯示器采用諾基亞 5110 液晶顯示器 。當進行設備檢測時， 操作人員只需拿在手上，接好與傳感器引腳的接線，根據菜單選項進行相應量程的設定后，顯示器上所顯示的數據與實際比較來判斷傳感器的好壞。 巡檢 儀 技術參數 本 巡檢 儀 的相應技術參數如下： 1．工作電壓： 9V直流電 源 2．采集信號范圍： 4~20mA 電流信號 、 1~5V電壓信號 3．量程可調范圍：下限： 0~999；上限： 0~999 注：上限值 下限值 4． 分辨率： 1/4095 5．工作溫度范圍： 40~85℃ 6 3. 硬件電路設計 整體設計框圖 本設計基于 STM32F103RBT6 單片機的 ADC 模數轉換通道，通過溫度壓力傳感器轉換來的電壓值進行采集并轉換成數字量，進而進行運算、標度變換等，再利用 LCD 液晶屏顯示出來。并且可以通過按鍵進行量程設置，溫度壓力測量的轉換。其 硬件主要由 STM32 單片機的最小系統(tǒng)、 ADC 接口轉換電路、鍵盤電路、液晶顯示電路、 MAX485 通信轉換電路、 EEPROM 存儲器接口電路、下載電路以及電源電路等部分組成。 系統(tǒng) 總體 構成 框 圖如圖 1 所示： S t m 3 2 微 控 制 器用 戶 按 鍵模 擬 信 號 輸 入L C D 顯 示J T A G 下 載 電 路R S 4 8 5E E P R O M 圖 1 系統(tǒng) 總體 設計框 圖 系統(tǒng)以 STM32 為核心，顯示器采用諾基亞 5110 顯示屏，所需要做的工作是把 51 單片機驅動程序移植到 STM32 上；四個功能按鍵實現不同的功能，即 S1實現 “確定 ”功能， S2 實現 “返回 ”功能， S3 實現菜單 “上翻 ”功能， S4 實現菜單 “下翻 ”功能；模擬信號輸入電路有兩個輸入端，模擬信號輸入端 A模擬信號輸入端 A2，對不同模擬信號的輸入進行轉換，其中電壓信號為 15V，電流信號為420mA， 將其轉換為 輸入到主控制器對其進行處理； EEPROM主要用于對 用戶上次設置的量程 進行存儲，方便 用戶 下次使用 時，若 量程 與上次一致，則不需要重新設置新的量程而可以 直接使用， LCD 顯示所設計的菜單和轉換后的數據，下載電路實現對程序的下載。 硬件設計的原理圖見附錄 二 所示。 7 控制芯片的選擇及其最小系統(tǒng) 控制器核心 處理器選用嵌入式芯片 STM32F103 ZET6， STM32F103xx 增強型系列使用高性能的 ARM CortexM3 32 位的 RISC 內核，工作頻率為 72MHz，內置高速存儲器 (高達 128K 字節(jié)的閃存和 20K 字節(jié)的 SRAM)，豐富的增強 I/O端口和聯接到兩條 APB 總線的外設，包含 2 個 12 位的 ADC、 3 個通用 16 位定時器和一個 PWM 定時器，還包含標準和先進的通信接口：多達 2 個 I2C 和 SPI、3 個 USART、一個 USB 和一個 CAN。 本設計控制芯片的最小系統(tǒng)原理圖如圖 2 所示。其最小工作系統(tǒng)由單片機、時鐘電路、復位電路、啟動方式電 路以及電源濾波電路構成。時鐘電路選擇的是8MHz 的晶振做外部起振電路，復位按鍵電阻電容組成復位電路，單片機的BOOT0、 BOOT1 引腳接選擇接地，即程序從用戶閃存存儲器模式開始運行，電源引腳接電容進行濾波處理。 V B A T1P C 13/ T A M P E R / R T C2P C 14/ O S C 32_I N3P C 15/ O S C 32_O U T4P D 0/ O S C _I N5P D 1/ O S C _O U T6N R S T7P C 08P C 19P C 210P C 311V S S A12V D D A13P A O / W K U P14P A 115P A 216PA317VSS_418VDD_419PA420PA521PA622PA723PC424PC525PB026PB127PB228PB1029PB1130VSS_131VDD_132VDD_364V D D _248V S S _247P A 1346P A 1245P A 1144P A 1043P A 942P A 841P C 940P C 839P C 738P C 637P B 1536P B 1435P B 1334P B 1233VSS_363PB962PB861BOOT060PB759PB658PB557PB456PB355PD254PC1253PC1152PC1051PA1550PA1449S T M 32F 103xx_L Q F P 64U1S T M 32F 103__L Q F P 64N R S TO S C _O U TO S C _I NPA15C622pFC722pFY18M H zO S C _I NO S C _O U TVCC3.3GNDGNDVCC3.3V C C 3. 3G N DC80. 1uFC90. 1uFC 100. 1uFC 110. 1uFC 120. 1uFC 130. 1uFRXTXD2P A 13PA14G N DV C C 3. 3VCC3.3GNDR 171MD1P A 11P A 8P C 6P C 7P C 8P C 9P B 13P B 14P B 15V C C 3. 3V C C 3. 3R 1110KC5100nfN R S TS7按鍵R 12100V C C 3. 3P A 12R 3410KR 3510KBOOT1PB3PB4BOOT0PB5PB6PB7PB8PB9PB0P C 13PA4P A 2PA3PA5PA6P C 14P C 15 圖 2 最小系統(tǒng)及濾波電路 電平轉換電路 如圖 所示的電路 ，由于 stm32 的供電電壓為 ，工業(yè)現場很少能找到合適的電源，所以結合現