基于STM32的简易数字电压表
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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。