【正文】 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(shè)計(jì) 整體設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)基于 STM32F103RBT6 單片機(jī)的 ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，通過溫度壓力傳感器轉(zhuǎn)換來的電壓值進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，進(jìn)而進(jìn)行運(yùn)算、標(biāo)度變換等，再利用 LCD 液晶屏顯示出來。 目前 便攜式 巡檢 儀 只是針對(duì)熱力控制站回水、供水管道上的溫度、壓力傳感 4 器的測(cè)試，通過控制柜上顯示器顯示各路傳感器采集回來的數(shù)據(jù)，控制溫度、壓力的大小，當(dāng)某一路的顯示出現(xiàn) 明顯 異常時(shí)，通過測(cè)試儀對(duì)此路進(jìn)行測(cè)試。 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：固有頻率、阻尼系數(shù)、頻率范圍、頻率特性等 分辨力：傳感器在規(guī)定的測(cè)量范圍內(nèi)能夠檢測(cè)出的被測(cè)量的最小變化量稱為分辨力。為方便選擇、應(yīng)用起見基本上按第三種方法進(jìn)行分類。 按敏感材料分類有半導(dǎo)體型、功能陶瓷型、功能高聚物型等。 設(shè)計(jì)思路 通過對(duì)所提出問題的分析以及 所 設(shè)計(jì) 產(chǎn)品 的 使用場(chǎng)合、范圍和溫度壓力各項(xiàng)參數(shù) 的考慮 ，本次實(shí)訓(xùn)是要設(shè)計(jì)一個(gè)操作方便、易于攜帶的溫度壓力測(cè)試儀，去檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度或壓力傳感器采集回來的信息，進(jìn)而通過測(cè)試儀判斷其好壞。 2） protel 99se 完成硬件設(shè)計(jì)，以 STM32 為核心控制器完成 電路的設(shè)計(jì)，包括 CPU、 顯示 電路 、 AD 采集電路 、 存儲(chǔ)電路等。 由于熱力站里的傳感器都安裝在高處或是條件較復(fù)雜的地方，對(duì)傳感器進(jìn)行 2 檢查不太方便，所以設(shè)計(jì)一個(gè)便攜式的傳感器巡檢儀設(shè)備是很有必要的。 正是因?yàn)閭鞲衅鞯膽?yīng)用如此廣泛，所以在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集傳感器檢測(cè)信號(hào)， 對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制過程有非常重要的意義。它便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等。 傳感器的輸入通常是各種外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙、霧），輸出信號(hào)通常是電量。傳感器成為感知、獲取與檢測(cè)信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動(dòng)化生產(chǎn)過程要獲取的信息，都要通過傳感器獲取并通過它轉(zhuǎn)換為容易傳輸與處理的電信號(hào)，所以傳感器的作用與地位就特別的重要了。 在熱力站里， 溫度、壓力傳感器主要用于一次供水一次回水和二次供水二次回水中 水溫的檢測(cè)和壓力的檢測(cè) ，且數(shù)量居多，通過控制柜對(duì) 各路傳感器 采集回來的 溫度、壓力值 進(jìn)行顯示， 但是有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些弊端 ， 當(dāng)顯示器上出現(xiàn)某一通道的數(shù)據(jù)與此通道正常顯示出現(xiàn)較大偏差時(shí)，維修人員很難去判斷發(fā)生故障的地方，不知道是傳感器 出現(xiàn) 故障還是 控制柜中的 AD 模塊 出現(xiàn)了問題，或者 是其他硬件發(fā)生故障等。 采集 的模擬量中 1 路 為 420mA 的電流 信號(hào)、 1 路為 15V的電壓信號(hào)，并在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留 RS485 接口電路。 4）軟件設(shè)計(jì)：編寫驅(qū)動(dòng)程序和 應(yīng)用程序 ， 調(diào)試電路，完成整體的設(shè)計(jì)要求。 傳感器 的 分 類 和性能指標(biāo) 為了使傳感器便于生產(chǎn)和推廣應(yīng)用，人們開始從不同的角度對(duì)傳感器進(jìn)行分 3 類歸納： 按傳感器的機(jī)理及轉(zhuǎn)換形式分類有結(jié)構(gòu)型、物性型、數(shù)字（頻率）型、量子型、信息型和智能型。 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(duì)的，都不同程度地帶有局限性、就觀性或隨意性。 精度指標(biāo)：精度誤差、重 復(fù)性、線性、滯后、靈敏度誤差、閥值、穩(wěn)定性、漂移等。若用戶接入的傳感器不是這兩種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的輸出，測(cè)試結(jié)果將是不正確的。當(dāng)進(jìn)行設(shè)備檢測(cè)時(shí)， 操作人員只需拿在手上，接好與傳感器引腳的接線，根據(jù)菜單選項(xiàng)進(jìn)行相應(yīng)量程的設(shè)定后，顯示器上所顯示的數(shù)據(jù)與實(shí)際比較來判斷傳感器的好壞。 系統(tǒng) 總體 構(gòu)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(hào) 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(shè)計(jì)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(jī)驅(qū)動(dòng)程序移植到 STM32 上；四個(gè)功能按鍵實(shí)現(xiàn)不同的功能，即 S1實(shí)現(xiàn) “確定 ”功能， S2 實(shí)現(xiàn) “返回 ”功能， S3 實(shí)現(xiàn)菜單 “上翻 ”功能， S4 實(shí)現(xiàn)菜單 “下翻 ”功能；模擬信號(hào)輸入電路有兩個(gè)輸入端，模擬信號(hào)輸入端 A模擬信號(hào)輸入端 A2，對(duì)不同模擬信號(hào)的輸入進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中電壓信號(hào)為 15V，電流信號(hào)為420mA， 將其轉(zhuǎn)換為 輸入到主控制器對(duì)其進(jìn)行處理； EEPROM主要用于對(duì) 用戶上次設(shè)置的量程 進(jìn)行存儲(chǔ)，方便 用戶 下次使用 時(shí)，若 量程 與上次一致，則不需要重新設(shè)置新的量程而可以 直接使用， LCD 顯示所設(shè)計(jì)的菜單和轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，下載電路實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的下載。其最小工作系統(tǒng)由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、啟動(dòng)方式電 路以及電源濾波電路構(gòu)成。 LM1117 是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。另外還有 5 個(gè)固定電壓輸出（ 、 、 、 和 5V）的型號(hào)。 LM1117 系列具有 LLP、 TO26 SOT22TO220 和 TO252 DPAK 封裝。電路圖如圖 3 所示 。 按鍵的一端與分別單片機(jī)的引腳相連， 工作原理為按鍵不按下時(shí)單片機(jī)的 PA PA PA PA5 引腳接高電平，按鍵按下后單片機(jī)引腳讀入低電平，以此來檢測(cè)鍵盤電路按鍵的選取。 (2) SCL 串行時(shí)鐘端 此輸入端用于同步傳輸進(jìn)入和發(fā)送器件的數(shù)據(jù) (3) WP 端 此端必須接到 Vss 或者 Vcc 如果此端接到 Vss 時(shí)，一般存儲(chǔ)器操作使能（讀 /寫整個(gè)存儲(chǔ)器） 如果此端接到 Vcc，寫操作禁止，整個(gè)存儲(chǔ)器是寫保護(hù)的，讀操作不受到影 11 響。 5110 一共有 8 個(gè)引腳，其中有 5 個(gè)引腳與單片的 I/O 相連， 如圖6 所示： PB5PB6PB7PB8PB9VCC5.0GNDL C D _ 5 1 10VCC1GND2SCE3RST4D/C5SDIN6SCLK7LED+8U2 5 1 1 0 L C DVCC5.0 圖 6 LCD 管腳分配圖 圖中 引腳 分別是 ： SDIN:串行數(shù)據(jù)輸入端 SCLK:串行時(shí)鐘輸入端 D/C:數(shù)據(jù) /命令 SCE:芯片使能 RST:復(fù)位輸入端 12 JTAG 接口電路 JTAG 也是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議（ IEEE 兼容） ， 主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試。 P B 4P A 1 5P A 1 3P A 1 4P B 3N R S TR 1 31 0 K1 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 20J7H E A D E R 1 0 X 2 Y BR 1 4R 1 5R 1 6V C C 3 . 3 圖 8 JTAG 接口電路 相關(guān) JTAG 引腳的定義為： 1 ,VTref 目標(biāo)板參考電壓，接電源 2， VCC 接電源 3， nTRST 測(cè)試系統(tǒng)復(fù)位信號(hào) 4,6,8,10,12,14,16,18,20， GND 接地 5， TDI 測(cè)試數(shù)據(jù)串行輸入 7， TMS 測(cè)試模式選擇 9， TCK 測(cè)試時(shí)鐘 11， RTCK 測(cè)試時(shí)鐘返回信號(hào) 未連接 13， TDO 測(cè)試數(shù)據(jù)串行輸出 15， nRESET 目標(biāo)系統(tǒng)復(fù)位信號(hào) 17,19 NC 未連接 13 4 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 主程序流程圖 程序采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，其軟件的可靠性較好，可維護(hù)性強(qiáng)。 (4)EEPROM 存儲(chǔ)程序 ： 量程設(shè)定后相應(yīng)量程數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)程序與讀取子程序。 子程序設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)初始化 流程圖： 開 始系 統(tǒng) 時(shí) 鐘初 始 化ADC初 始 化DMA初 始 化GPIO初 始 化LCD顯 示 初始 化返 回 圖 9 系統(tǒng)初始化流程圖 系統(tǒng)一上電，則會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘初始化，在系統(tǒng)時(shí)鐘初始化中，會(huì)將系統(tǒng)主時(shí)鐘 SYSCLK 設(shè)置為 72MHz，將 APB1 時(shí)鐘頻率設(shè)置為 36MHz， APB2 時(shí)鐘頻率設(shè)置為 72MHz。各通道的 A/D 轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí) 行 。無須 CPU 任何干預(yù)，通過 DMA 數(shù)據(jù)可以快速地移動(dòng)，這就節(jié) 省了 CPU 的資源來做其他操作。 鍵盤掃描程序設(shè)計(jì) 為了給用戶和現(xiàn)場(chǎng)檢修人員創(chuàng)造一個(gè)良好的人機(jī)交互環(huán)境，在 用戶或檢查人員進(jìn)行 通道選擇，溫度或壓力測(cè)量，量程的設(shè)置 時(shí)都采用 菜單 顯示的方式， 共分為：溫度 /壓力 測(cè)量 子菜單 、 溫度 /壓力 量程設(shè)定 子菜單 、量程設(shè)定、顯示 溫度 /壓力值 子 菜單 ， 菜單以之間用狀態(tài)切換的形式實(shí)現(xiàn)。 每一個(gè)通道后面顯示的是當(dāng)前各個(gè)通道的 AD 測(cè)量值 （以 十進(jìn)制數(shù)顯示） ， 選好通道 16 后就進(jìn)入了相應(yīng)的測(cè)量采集通道。選擇壓力測(cè)量功能，進(jìn)入測(cè)量壓力的界 面，顯示當(dāng)前設(shè)置的量程范圍以及當(dāng)前量程范圍內(nèi)測(cè)得的壓力值大小。 （ 5）按確定鍵進(jìn)入溫度量程設(shè)定界面，通過上下功能鍵以及確定鍵可先進(jìn)行溫度的下限值設(shè)定，然后設(shè)定溫度的上限值，然后按確定鍵開始測(cè)量當(dāng)前溫度值。在 AD 初始化程序中，還要配置 DMA 通道，將其設(shè)置為數(shù)據(jù)大小為 2，外設(shè)地址遞減，內(nèi)存地址不變。 （ 2）起始和停止條件：當(dāng) SCL 線是高電平時(shí)， SDA 線從高電平向低電平切換，這個(gè)情況表示起始條件。 任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器 。在溫度 /壓力顯示之前，首先應(yīng)該先測(cè)試點(diǎn)亮液晶屏，比如試著在屏上 某個(gè)地方 寫數(shù)，寫字等，這樣存 數(shù)據(jù)子函 數(shù) 高低字 節(jié) 分離 延時(shí) 50ms 存 溫度 /壓力 下限值 低 字節(jié) 延時(shí) 50ms 存 溫度 /壓力 下限值 低 字 高低字節(jié)分離 延時(shí) 50ms 存 溫度 /壓力上 限值 低 字 節(jié)節(jié) 延時(shí) 50ms 存 溫度 /壓力上 限值 高 字 節(jié) 結(jié)束 讀數(shù)據(jù)子函 數(shù) 讀溫度 /壓力 下限值的高字節(jié) 延時(shí) 50ms 讀溫度 /壓力 下限值的 低 字節(jié) 延時(shí) 50ms 高低字節(jié)合并 讀溫度 /壓力上 限值的高字節(jié) 延時(shí) 50ms 讀溫度 /壓力上 限值的 低 字節(jié) 延時(shí) 50ms 高低字節(jié)合并 結(jié)束 20 才能 為后來整機(jī)調(diào)試提供方便。 本模塊 在購買時(shí)帶有 80C51 的驅(qū)動(dòng)程序代碼，移植 才 能在 stm32 上使用 ，在移植的時(shí)候主要注意的嚴(yán)格保證驅(qū)動(dòng)時(shí)序的正確性，例如 ， 各個(gè)數(shù)據(jù)口的高低電平之間的延時(shí)準(zhǔn)確才能夠移植成功。這樣做的后果就是印象不深，理解不到位，過后卻忘記的很快，到自己編程的時(shí)候，因?yàn)閷?shí)際操作的少，很多時(shí)候不知道怎么下手，怎樣開始，遇到問題，也不知道怎么去找原因解決問