【導(dǎo)讀】域與數(shù)字域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。本文介紹的重點(diǎn)是。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而該系統(tǒng)硬件部分的重心在于單片機(jī)芯片。機(jī)為核心，還包括顯示模塊和串行接口部分。STM32通過GPIO口控制液晶屏來顯示所采集的結(jié)果。軟件，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 ， Define 一欄中輸入定義如 圖 417，二者之間用空格隔開 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32 圖 417 定義 單擊 ok 確認(rèn)。 自此工程已成功建立，可進(jìn)行編寫。 程序下載 程序編寫完成后，單擊如圖 418 標(biāo)進(jìn)行編譯 圖 418 編譯 編譯成功后單擊 ，打開 Debug 標(biāo)簽，單擊 settings，如圖 419 所示 。 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 圖 419 設(shè)置 在彈出的窗口 Debug 標(biāo)簽中選擇下載類型（ JTAG/SW） ，如圖 420 所示。 圖 420 下載類型 在 FlashDownload 標(biāo)簽下勾選 ，之后單擊 選擇一項(xiàng)，單擊 add，之后 ok 確認(rèn) ，如圖 421 和圖 422 所示 。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 34 圖 421 下載設(shè)置 圖 422 下載路徑 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 下載程序前可在 options 窗口中 utilities 標(biāo)簽下 setting 選項(xiàng)中確認(rèn)，與之前設(shè)置相符即可 ，如圖 423 所示 。 圖 423 下載設(shè)置確定 設(shè)置完成后單擊 load 下載程序 ，如圖 424 所示。 圖 424 下載窗口 程序設(shè)計(jì) 主程序部分 本軟件系統(tǒng)是基于 STM32 的庫函數(shù)下進(jìn)行的編程。需要對庫函數(shù)進(jìn)行調(diào)用并對相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行初始化。然后對采集的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過對波特率的調(diào)整，對信號進(jìn)行實(shí)時檢測，然后通過均值濾波，控制液晶顯示屏顯示最終得到的結(jié)果。 其具體架構(gòu)如圖 425。 開始 初始化 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 36 LCD 設(shè)置HENJ LCD 一次加載 讀取模擬信號 AD 轉(zhuǎn)換 數(shù)字信號濾波 LCD 二次加載 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37 （ a）系統(tǒng)框圖 開始 開始 延時函數(shù) 中斷優(yōu)先級 串口波特率 LED 端口 LCD 液晶顯示 初始化 讀數(shù)據(jù) 寫入寄存器序號 寫數(shù)據(jù) 顏色設(shè)置 讀取顏色 讀取坐標(biāo) 是否越過范圍 Y 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 38 圖 425 系統(tǒng)流程圖 ADC 模塊 由于 STM32 自帶 ADC 模塊，所以只需要對其進(jìn)行配置就可使用。 12 位 ADC 是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它有多達(dá) 18 個通道，可測量 16 個外部和 2 個內(nèi)部信號源。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。 ADC 的結(jié)果可以左對齊或右對齊方式存儲在 16 位數(shù)據(jù)寄存器中。 模擬看門狗特性允許應(yīng)用程序檢測輸入電壓是否超出用戶定義的高 /低閥值。 ADC 的輸入時鐘不得超過 14MHz，它是由 PCLK2經(jīng)分頻產(chǎn)生 。圖 426 為一個 ADC 模塊的框圖 。 內(nèi)部內(nèi)存池 掛載 SD 卡 掛載 FLASH （ b）初始化流程圖 開啟顯示 關(guān)閉顯示 N （ c）液晶顯示流程圖 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 39 圖 426 ADC 模塊 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 40 ADC 配置中，采集信號的方式是通過 DMA 采集。對 DMA 控制器的介紹，在第二章已經(jīng)講到， DMA 的功能框圖如圖 427。 圖 427 DMA 功能圖 （ 1） DMA2 僅存在于大容量產(chǎn)品和互聯(lián)型產(chǎn)品。 （ 2） SPI/I2S UART TIM TIM TIM7 和 DAC 的 DMA 請求僅存在于大容量產(chǎn)品和互聯(lián)型產(chǎn)品。 （ 3） ADC SDIO 和 TIM8 的 DMA 請求僅存在于大容量產(chǎn)品。 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 42 5 系統(tǒng)調(diào)試 這個系統(tǒng)是一 個 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)調(diào)試以程序?yàn)橹鳎布{(diào)試應(yīng)先檢測電路的焊接是否正確，然后用外用表檢測或通電檢測其是否有短路或斷路。軟件調(diào)試包括調(diào)試程序和對硬件準(zhǔn)確性的調(diào)試。 在整個系統(tǒng)中， 主要用到了三個電位器作為外設(shè)，控制電源電壓反饋給 STM32 芯片。而芯片通過不停采集信號，轉(zhuǎn)換信號，輸出信號形成一個循環(huán)過程。然后將最終結(jié)果通過控制液晶顯示屏顯示出來。采集的三個信號分別對應(yīng)三個不同的顯示數(shù)值，通過對電位器的調(diào)節(jié)，可以實(shí)時控制電壓并精確到 10 毫伏顯示。實(shí)驗(yàn)最終電路板正常工作，程序正常運(yùn)行，并最終采集到數(shù)值。 不同阻值對應(yīng)的調(diào)試結(jié)果如圖 51 所示。 （ a）最大阻值 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 43 （ b）阻值為零 （ c）任意阻值 I （ d） 任意阻值 II 圖 51 不同阻值信號調(diào)試結(jié)果 本次設(shè)計(jì)調(diào)試的系統(tǒng)性能對照表。準(zhǔn)確電壓值由萬能表測定。如表 51 所示，本次性能測試只測試了一組通道。 表 51 0 ? ∞? n1? n2? 系統(tǒng)值 /mV 0 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 44 測試值 /mV 0 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 45 6 總 結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要在 Keil 軟件的基礎(chǔ)上編程，需要熟練使用 C 語言，了解 STM32芯片的基本功能，對其進(jìn)行簡單的應(yīng)用。 STM32 芯片本身具有非常強(qiáng)大的功能，同時還有非常全面的庫函數(shù)，應(yīng)用起來非常方便。對于電路板的設(shè)計(jì)制作只需要足夠的細(xì)心，比較容易完成。在程序的編寫過程中，需要查閱非常多的資料，最終能夠?qū)懗鰸M意的程序，也是需要很多的耐心和孜孜不倦的求學(xué)態(tài)度。 在經(jīng)過不懈的努力后，最終成功并且圓滿完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在本論文中，采集的信號準(zhǔn)確率高，硬件和軟件設(shè)計(jì)的比較合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，前景可觀。經(jīng)過軟硬件設(shè)計(jì)，硬件制作，軟件測試等一系列過程，達(dá)到預(yù)期的采集 、 顯示 的 目的。 而本文的工作如下： （ 1） 描述了數(shù)據(jù)采集的工作原理、應(yīng)用方式與其工作 模塊。 （ 2） 簡單介紹了 STM32 芯片以及其系統(tǒng)特點(diǎn)、應(yīng)用方法。還初步介紹了 STM32 對液晶顯示屏的控制方法。 （ 3） 明了的說明了 Keil 的使用方法，以及本次設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的主要思路，編寫程序是需要用到的模塊的使用方法。 通過本次設(shè)計(jì)，我體會到 STM32 芯片的強(qiáng)大功能， C 語言的靈活應(yīng)用，科技的魅力無窮無盡，深深地吸引著探索者的腳步。同時，在設(shè)計(jì)過程中，我也深刻的感受到與人交流的過程也是學(xué)習(xí)的過程，虛心向別人請教，一定會受益匪淺。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 46 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 47 致 謝 經(jīng)過長時間的準(zhǔn)備，查閱了很多資料，閱讀了很多數(shù)據(jù)采集相關(guān)的書籍。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)最終落下帷幕，心里如釋重負(fù)。作為一個經(jīng)驗(yàn)缺乏的本科生，錯誤在所難免，回想起設(shè)計(jì)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，心里滿滿的都是感激。首先要感謝我的指導(dǎo)老師謝仕宏老師，在謝老師的嚴(yán)厲監(jiān)督下，從論文題目的選定，中期檢查到最后論文的定稿以及編程的入門到慢慢熟悉，最后完成整個設(shè)計(jì)，都給我非常細(xì)心的指導(dǎo)。讓我由衷感激，倍感涕零。由衷的敬佩老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，跳脫的思維方法，專業(yè)的知識水平，不僅如此，謝老師勤勤懇懇的人生態(tài)度，日夜操勞的責(zé)任精神是我一生學(xué)習(xí)的榜樣，必 將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次我要感謝我的舍友朱冉同學(xué)，在我整個設(shè)計(jì)當(dāng)中給了我非常巨大的幫助，在我遇到瓶頸的時候，總是他為我伸出援手。最后，我要感謝我的導(dǎo)員王彥杰老師。在他的監(jiān)督下，我的大學(xué)生活才能一帆風(fēng)順。 光陰荏苒，四年大學(xué)時光猶如白駒過隙。老師們的音容還時時浮現(xiàn)在我的耳畔，同學(xué)們的笑貌亦刻刻凸顯在我的腦海。往事歷歷在目，我已心潮澎湃。向我敬愛的老師和親愛的同窗致以最誠摯的謝意。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 48 基于 STM32 的多路模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 49 參 考 文 獻(xiàn) [1] 張毅剛 ,彭喜元 .單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M].北京 :人民郵電出版社 , 2020. [2] 楊西明 ,朱騏主 .單片機(jī)編程與應(yīng)用入門 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020:50103. [3] 先鋒工作室 .單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例 [M].北京 : 清華大學(xué)出版社 , 2020. [4] 謝宜仁 .單片機(jī)實(shí)用技術(shù)問答 [J].北京 :人民郵電出版社 , 2020:1325. [5] 孫江宏 ,李良玉等 .Protel99 電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].北京 :機(jī)械工業(yè) 出版社 , 2020. [6] 房小翠 ,王金鳳 .單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) [M].北京 :國防工業(yè)出版社 , 1999. [7] 沈建良 .STM32F10X 系列 ARM 微控制器入門與提高 [J]. 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020:136. [8] 蒙博宇 .STM32 自學(xué)筆記 [C].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020. [9] 陳啟軍 .嵌入式系統(tǒng)及其應(yīng)用 [M].上海 :同濟(jì)大學(xué)出版社 ,2020:1186. [10] 野火工作室 .零死角玩轉(zhuǎn) STM32[J].野火工作室 ,2020,6109. [11] Karim Embedded Linux Systems[M].O39。Reilly Media,2020. [12] 郭強(qiáng) .液晶顯示模塊應(yīng)用與調(diào)試 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020:5876. [13] 王兆安 ,黃俊 .電力電子技術(shù)（第 4 版 )[M]． 北京 :北京機(jī)械工業(yè)出版社， 2020:149. [14] 李子健 .基于 51 單片機(jī)的漢字 LCD 智能顯示模塊設(shè)計(jì) [J].陜西：電子元器件應(yīng) 用編 輯部 ,2020. [15] 祝常紅 .數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù) [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020. 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