基于STM32的简易数字电压表(DOC)

课程设计报告

学院（系）：机械电子工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：学号：

课程设计题目：简易数字电压表

起迄日期:

课程设计地点:

指导教师:

目录

第1章简易数字电压表设计方案论证 (1)

1.1 简易数字电压表的应用意义 (1)

1.2 本次课程设计的目的 (1)

1.3 简易数字电压表设计的要求及技术指标 (1)

1.4 设计方案论证 (2)

1.5 总体设计方案框图及分析 (2)

第2章简易数字电压表各单元电路设计 (2)

2.1 A/D转换及数据处理 (2)

2.2 串口通信 (7)

2.3 LCD显示电路设计 (7)

第3章电路原理图和PCB板的设计 (8)

第4章系统软件程序设计 (9)

第5章设计总结 (16)

参考文献 (17)

摘要

本文以ARM系列的STM32芯片为核心设计了一个简易数字电压表。简易数字电压表采用模数转换思想来实现,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义测量电压,通过调节模数

转换电位器使在一定范围内可任意改变。输出的电压格式和精度的改变通过软件控制，输出电压的大小的改变通过硬件实现。介绍了的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。该简易数字电压表具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。

关键词:简易数字电压表;STM32F103;AD转换;

第一章简易数字电压表设计方案论证

1.1 简易数字电压表的应用意义

数字电压表简称DMV，它是采用数字化测量技术设计的电压表。数字电压表的优良特性深受人们的青睐。具体有以下的应用特点：

a)显示清晰直观，读数准确。

b)准确度高。

c)分辨率高。

d)测量范围宽。

e)扩展能力强。

f)测量速度快。

g)输入阻抗高。

h)集成度高、微功耗。

h) 抗干扰能力强

1.2 本次课程设计的目的

1）了解STM32f103内部A/D转换性能及编程方法。

2）学会使用A/D转换器进行电压信号采集。

3）了解uCosII系统工作原理。

1.3 简易数字电压表设计的要求及技术指标

设计要求：利用STM32F103内部A/D及2.8寸TFT液晶屏，设计完成一个数字电压表。

要求：数字电压表可测量0-5V输入电压，电压值通过液晶屏显示。

工作原理及设计思路：简易数字电压表的设计由A/D转换.数据处理及显示控制等组成。

利用STM32F103内部A/D转换器将模拟电压转换成数字量，经STM32F103计算将数字量转换成对应的电压值，并通过液晶屏输出。

1.4.设计方案论证

数字电压表的基本组成部分是A/D变换器+电子计数器。通常，被测直流电压经A/D转换器变为与之成正比的闸门时间，在此闸门时间内计数，用数字显示被测电压值。可见A/D变换器是DVM的核心部件。本课设上采用的是单片A/D转换器（含模拟电路与数字电路）集成在一片芯片上，配以LCD或LED数字器件后能显示A/D转换结果的集成电路。它们均属于大规模的集成电路，能以最简的方式构成DVM。在此采用ICL7106A/D转换器。但由于STM32F103内部集成了A/D转换器，所以不需要外围的A/D转换器，这就体现了STM32得集成特性。

1.5总体设计方案框图及分析

第二章简易数字电压表各单元电路设计

简易数字电压表的设计由A/D转换.数据处理及显示控制等组成。由于STM32F103集成了A/D 转换.数据处理部分，所以可以集中在一起研究，所以分成了两部分。

2.1 A/D转换及数据处理

1）基本型号介绍

首先我们先研究STM32系列芯片的基本知识。由图1可知STM32F103ZET6有144个引脚，所以我们来了解他的基本型号与代码之间的关系。

图1

STM32系列产品命名规则示例：STM32 F 103 C 8 T 6 A xxx

产品系列STM32 = 基于ARM®s22的32位微控制器产品类型

F = 通用类型产品子系列

101 = 基本型

102 = USB基本型，USB 2.0全速设备

103 = 增强型

105或107 = 互联型引脚数目

T = 36脚C = 48脚R = 64 脚V = 100脚Z = 144脚

闪存存储器容量4 = 16K字节的闪存存储器6 = 32K字节的闪存存储器8 = 64K字节的闪存存储器B= 128K字节的闪存存储器C= 256K字节的闪存存储器D= 384K字节的闪存存储器E = 512K字节的闪存存储器

封装H = BGAT = LQFPU = VFQFPNY = WLCSP

温度范围 6 = 工业级温度范围，-40°C~85°C7 = 工业级温度范围，-40°

C~105°C内部代码A 或者空(详见产品数据手册)

选项xxx = 已编程的器件代号(3个数字)TR = 卷带式包装

2）STM32系列的最小系统设计和独立的A/D转换器供电和参考电压

最小系统主要包括调试接口.震荡电路.引导设置.复位电路和供电系统。

电路由稳定的电源VDD供电。值得注意的是，如果使用ADC，VDD的范围必须在2.4-3.6V；如果没有使用ADC，VDD的范围为2-3.6V。

启动模式选项:由开关SW（BOOT0）和SW(BOOT1)配置。如图2所示

图2

复位电路：复位信号是低有效，复位源包括复位按钮JP3和连在连接器上的调试工具。如图3

图3

时钟源：两个时钟源被用于这个微控制器。