基于Stm32控制器LVDT位移測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)(終稿) - 用于合并

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目：基于STM32的LVDT位移測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名： 余樾 班 級(jí)： 09011301 學(xué) 號(hào)： 2013302132 西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 18 基于STM32的LVDT位移測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1設(shè)計(jì)目的與要求設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32控制器的LVDT數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求認(rèn)真并準(zhǔn)確地理解有關(guān)要求，按組完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)要求如下：（1）對(duì)流體傳動(dòng)管道中的壓力進(jìn)行，測(cè)溫范圍及精度：38mm，0.5%。（2）LVDT信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，掉電不丟失；（3）4位八段碼實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示；（4）通過(guò)RS232通信接口與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；（5）功能按鍵、指示燈和蜂鳴器報(bào)警。2設(shè)

2、計(jì)內(nèi)容（1）查閱資料，熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容；（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇傳感器，確定系統(tǒng)方案和主控芯片；（3）根據(jù)系統(tǒng)方案分別設(shè)計(jì)單元電路；確定元器件及元件參數(shù)；（4）畫(huà)出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系。3編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告寫(xiě)出設(shè)計(jì)的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，并寫(xiě)出心得體會(huì)。 目錄1. 引言12. 設(shè)計(jì)方案22.1. 任務(wù)分析22.2. 設(shè)計(jì)思路23. 詳細(xì)設(shè)計(jì)33.1. 主控制器模塊33.1.1. 微處理器電路33.1.2. 電源模塊43.1.3. JTAG/SWD電路43.2. LVDT傳感器的測(cè)量原理與電路設(shè)計(jì)53.2.1. LVDT傳感器的測(cè)量原理53.2.2. LVDT傳感器電路的設(shè)計(jì)53.3. 顯示模

3、塊83.4. 串口通信模塊93.5. 存儲(chǔ)模塊104. 總結(jié)與體會(huì) （不宜過(guò)長(zhǎng)）11附錄1 MAX721912附錄2 I2C總線14基于STM32的LVDT位移測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要: LVDT可以用來(lái)測(cè)量物體的伸長(zhǎng)度、震動(dòng)頻率、振幅、物體厚薄程度和膨脹度等精確數(shù)據(jù)。具體還可以用在機(jī)床工具和液壓缸的定位，以及輥縫和閥門(mén)的控制等。LVDT還有無(wú)摩擦測(cè)量、無(wú)限的機(jī)械壽命、堅(jiān)固耐用、環(huán)境適用性等優(yōu)點(diǎn)，這使它應(yīng)用范圍也非常廣泛。本文將基于ARM Cortex-M內(nèi)核的32位微控制器，即STM32設(shè)計(jì)一款的LVDT位移測(cè)量器，以期能夠?qū)崿F(xiàn)LVDT的位移測(cè)量。工作簡(jiǎn)單流程即通過(guò)LVDT傳感器獲得電壓信號(hào)，進(jìn)行信

4、號(hào)的簡(jiǎn)單調(diào)理并送入STM32 芯片進(jìn)行處理。STM32主控電路將獲取到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的顯示存儲(chǔ)并傳輸給PC端進(jìn)行后續(xù)的處理。本文將簡(jiǎn)單介紹設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)方案，并且詳細(xì)介紹該硬件主控制器設(shè)計(jì)，LVDT數(shù)據(jù)獲取，數(shù)據(jù)顯示，串口通信，存儲(chǔ)等功能模塊。關(guān)鍵詞: STM32；LVDT傳感器；譯碼顯示；E2ROM 1. 引言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,測(cè)試工作量的不斷加大,測(cè)試任務(wù)也越來(lái)越復(fù)雜,對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確度要求越來(lái)越高。多年來(lái),我國(guó)精密測(cè)量技術(shù)和儀器經(jīng)歷了許多變革,從最早廣泛應(yīng)用的機(jī)械儀表,到后來(lái)發(fā)展的光學(xué)、電學(xué)儀表,以及采用微處理器做成的智能儀表從靜態(tài)測(cè)試到動(dòng)態(tài)測(cè)試以及由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的多參數(shù)自動(dòng)測(cè)試。由此可

5、見(jiàn),新的測(cè)試技術(shù)總是隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用不斷地更新?lián)Q代。位移傳感器已經(jīng)滲透到我們的生活之中。位移傳感器的種類繁多,用途也各不相同,精度、量程更是千差萬(wàn)別。為位移傳感器分類不是一件容易的事。常見(jiàn)的有電容式、電感式、還有精度較高的光纖式、激光式位移傳感器。隨著科技的發(fā)展,位移傳感器家族必然會(huì)增加新的成員?，F(xiàn)在較為常用的是電容電感式位移傳感器,因?yàn)樗鼈儨y(cè)量精度較高,價(jià)格也便宜于光纖、激光式傳感器。在多數(shù)場(chǎng)合能夠勝任。電感式傳感器也有不同的總類,如單螺線管式、間隙式、差動(dòng)變壓式等等。其中精度最好的是差動(dòng)變壓式位移傳感器,它的工作原理簡(jiǎn)單,可靠性高,特別是測(cè)量精度較高,因此在工

6、業(yè)生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用。在信息采集系統(tǒng)中,傳感器通常處于系統(tǒng)前端,即檢測(cè)和控制系統(tǒng)之首,它提供給系統(tǒng)處理和決策所必需的原始信息,因此,傳感器的精度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。在位移、速度及加速度的測(cè)量中,經(jīng)常使用差動(dòng)變壓器式傳感器,原因是其靈敏度高、線性好且有配套集成電路,月貽精密長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x是一種利用線圈自感或者互感的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的裝置,具有靈敏度及分辨力高、線性度好、工作可靠、壽命長(zhǎng)、易于實(shí)現(xiàn)監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事等很多領(lǐng)域。隨著時(shí)代科技的迅猛發(fā)展，微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測(cè)量與儀器帶來(lái)了巨大的沖擊和革命性的影響。常規(guī)的測(cè)試儀器儀表和控制裝置被更先進(jìn)

7、的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器在遠(yuǎn)離、功能、精度及自動(dòng)化水平定方面發(fā)生了巨大變化，并相應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動(dòng)化程度得以顯著提高。差動(dòng)變壓器式位移傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的領(lǐng)域測(cè)試，如過(guò)程檢驗(yàn)、自動(dòng)控制和形變測(cè)量等。該設(shè)計(jì)題目主要實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量功能，具有一定的設(shè)計(jì)研究意義，除了測(cè)量位移本身外，其他的很多物理量也可以通過(guò)轉(zhuǎn)化為位移來(lái)測(cè)量，測(cè)量精度也相對(duì)原始的方法較高。STM32 系列芯片STM32F103，STM32F103 是基于 ARM Cortex-M3 內(nèi)核的 32 位嵌入式微處理器，它具有出色的內(nèi)核性能，豐富的外部接口和低功耗。該設(shè)計(jì)系

8、統(tǒng)采用STM32單片機(jī)作為核心控制器件，實(shí)現(xiàn)磁棒的小距離位移的精確測(cè)量。本設(shè)計(jì)首先采用AD598元件提供用來(lái)驅(qū)動(dòng)LVDT的激勵(lì)電壓，磁芯移動(dòng)，差動(dòng)變壓器的兩個(gè)副線圈輸出電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)、濾波、放大后輸出到A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)，最后將結(jié)果通過(guò)四位七段數(shù)碼管顯示并傳送至PC端。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。2. 設(shè)計(jì)方案2.1. 任務(wù)分析此次設(shè)計(jì)，將使用STM32F103芯片獲取LVDT傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，最終將數(shù)據(jù)傳往PC端。具體可分為如下幾個(gè)任務(wù)：l 實(shí)現(xiàn)LVDT數(shù)據(jù)的獲取l 對(duì)LVDT數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示l 將數(shù)據(jù)實(shí)

9、時(shí)傳輸至PC端l 完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，掉電不丟失2.2. 設(shè)計(jì)思路1.2.2.1.針對(duì)以上任務(wù)，本次設(shè)計(jì)以嵌入式模塊STM32F103為核心，、通過(guò)八段數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示LVDT傳感器的信息，方便用戶觀察，并可以通過(guò)串口將主要信息傳送到PC端以進(jìn)行后續(xù)的處理。另外，為了防止掉電數(shù)據(jù)丟失的情況發(fā)生，加入E2ROM存儲(chǔ)器件以進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)?？傮w框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖 1主控模塊：主控模塊以STM32F103作為系統(tǒng)的主控制器，其最小系統(tǒng)電路包含電源電路，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，這些均為芯片運(yùn)行所必需的外接電路模塊。LVDT模塊：LVDT模塊功能是獲取外界位移物理量并且將其轉(zhuǎn)化位電壓信號(hào)傳送至主芯

10、片的AD轉(zhuǎn)換通道，處理器將獲取的到的電壓信號(hào)按照建立好的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行逆解獲取位移信息。顯示模塊：顯示模塊功能是將獲取到的位移信息通過(guò)4位八段譯碼器顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)位移變量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通訊模塊：通訊模塊將單片機(jī)與PC互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC端的信息交互。將LVDT傳感器獲取到的數(shù)據(jù)傳送至PC可以實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)，為后續(xù)開(kāi)發(fā)留下接口。存儲(chǔ)模塊：存儲(chǔ)模塊的功能是將獲取到的進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并保護(hù)，防止單片機(jī)工作過(guò)程中出現(xiàn)意外情況而丟失數(shù)據(jù)。3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1. 主控制器模塊3.1.1. 微處理器電路1如Error! Reference source not found.為 STM32 電路設(shè)計(jì)圖。圖 2STM

11、32F103RBT6 主要技術(shù)指標(biāo)如下：l 最高頻率72MHz，1.25DMIPS/MHzl 128KB的FLASH，20KB的通用SRAMl 時(shí)鐘，復(fù)位和電源管理;電壓范圍2.03.6V，可外接325M晶振，自帶內(nèi)部RC，用于RTC的32KHz晶振l 低功耗管理：有睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式，突然掉電時(shí)可用電池為RTC和備用寄存器供電l 2個(gè)12位1s A/D , 2個(gè)12位D/Al 12通道DMA控制器，支持TINIER，ADC，DAC， IS，SPI，IC和USARTl 多達(dá)10個(gè)帶有引腳重映射功能的定時(shí)器：4個(gè)16位通用定時(shí)器，1個(gè)16位馬達(dá)專用PWM定時(shí)器，2個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器，1個(gè)24位系統(tǒng)

12、嘀嗒倒計(jì)數(shù)定時(shí)器，2個(gè)用于DAC的16位基礎(chǔ)定時(shí)器l 14個(gè)帶有引腳重映射功能的通信接口：2個(gè)IC接口，3個(gè)USART，3個(gè)SPI接口，2個(gè)CAN接口，USB2.0全速設(shè)備，10/1 OOM以太網(wǎng)MAC可以看出，STM32F103RBT6是一款具有極其豐富的片內(nèi)外設(shè)，在本設(shè)計(jì)中將使用其自帶的AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)的電壓轉(zhuǎn)換。3.1.2. 電源模塊系統(tǒng)采用鋰電池供電，通常的鋰電池電壓輸出為3.7V，而系統(tǒng)正常工作需要5V和3.3V電壓，其中STM32需要3.3V電壓進(jìn)行供電，液晶顯示的LCD電路以及藍(lán)牙通訊模塊需要5V電壓供電。因此，設(shè)計(jì)中采用兩級(jí)變壓方式，第一級(jí)將3.7V電壓升至5V，第二級(jí)將5V

13、電壓降至3.3V對(duì)控制器供電。采用自舉電路可以將電源輸出的電壓升至5V，同時(shí)，對(duì)應(yīng)于鋰電池使用過(guò)程中的電壓下降，自舉電路也可以大致穩(wěn)定輸出電壓不變，因此能夠使用簡(jiǎn)單的自舉電路完成升壓過(guò)程。Error! Reference source not found.是將SV電壓轉(zhuǎn)換成3.3V的電路，在此選用LM1117-33芯片。它是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列，提供了電流限制和熱保護(hù)，符合本系統(tǒng)的要求。圖 33.1.3. JTAG/SWD電路JTAG(Joint Test Action Group)是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試及系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試。在S TM32F 103RB T6處理器中

14、，利用JTAG可以直接控制芯片的內(nèi)部總線以及I/O口，通過(guò)JTAG接口，可對(duì)芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行訪問(wèn)，是開(kāi)發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)潔高效的手段。在設(shè)計(jì)中，對(duì)于nTRST, TDI, TMS, TDO端口，分別用lOK的上拉電阻上拉至3.3V。電路設(shè)計(jì)如Error! Reference source not found.所示。圖 43.2. LVDT傳感器的測(cè)量原理與電路設(shè)計(jì)3.2.1. LVDT傳感器的測(cè)量原理差動(dòng)變壓器(LVDT)的原理比較簡(jiǎn)單。它就是在一個(gè)線圈骨架(1)上均勻繞制一個(gè)一次線圈(2)作勵(lì)磁。再在兩側(cè)繞制兩個(gè)二次線圈(3與4)，與線圈同軸放置一個(gè)鐵芯(5)，通過(guò)測(cè)桿(6)與可

15、移動(dòng)的物體連接。線圈外側(cè)還有一個(gè)磁罩(7)作屏蔽，如圖5所示。圖 5圖 6在未引入鐵芯以前，一次線圈通入交流電流后產(chǎn)生一個(gè)左右對(duì)稱的沿軸向分布的交變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)在兩個(gè)對(duì)稱放置的二次線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)當(dāng)然相等，引入鐵芯后，鐵芯在一次交變磁場(chǎng)的激勵(lì)下，產(chǎn)生沿鐵芯中心軸（當(dāng)然也是線圈的中心軸）分布并與鐵芯對(duì)稱的交變磁場(chǎng)。這樣，線圈中心軸上的磁感應(yīng)強(qiáng)度就成為鐵芯位置的軸向分布函數(shù)，于是兩個(gè)二次線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Es1與Es2也成了鐵芯位置的函數(shù)。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，兩者可成為線性函數(shù)關(guān)系。將兩個(gè)二次線圈差接后，即可獲得與鐵芯位移成線性關(guān)系的二次輸出:Es=Es1-Es2。這就是LVDT的簡(jiǎn)單工作原理（如

16、圖6示）。3.2.2. LVDT傳感器電路的設(shè)計(jì)LVDT是一種機(jī)電換能器，它的輸入為磁芯機(jī)械位移，而輸出為一對(duì)與磁芯位移成比例的AC電壓信號(hào)，而我們所需要的是DC電壓信號(hào)，所以還要用到AD598信號(hào)調(diào)理器來(lái)調(diào)制信號(hào)，下圖是AD598的功能圖：圖 7AD598為L(zhǎng)VDT提供激勵(lì)電源，檢測(cè)LVDT次級(jí)繞組的輸出電壓，并提供一個(gè)與可動(dòng)磁性位置成比例的DC輸出電壓。AD598由正弦波振蕩器（OSC）、用來(lái)驅(qū)動(dòng)LVDT初級(jí)繞組的功率放大器（AMP）、用來(lái)確定LVDT兩個(gè)次級(jí)繞組輸出電壓之差與和的比例關(guān)系的解調(diào)器、濾波器（FILTER）和輸出放大器（AMP）組成。由于設(shè)計(jì)要求為位移量程為38mm，精度0.

17、5%，經(jīng)過(guò)比較選擇Schaevitz HR1000型LVDT（1inch、0.25%）。下圖是AD598采用15雙電源時(shí)與Schaevitz HR1000型LVDT的連接圖：圖 8確定LVDT位移測(cè)量子系統(tǒng)所要求的帶寬fSUBSYSTEM小于10HZ，取f=10HZ；選擇LVDT激勵(lì)頻率約為2.5KHZ；選擇工作范圍在2.5KHZ的LVDT，實(shí)例中選擇的Schaevitz HR1000型LVDT工作在400HZ5KHZ，所以符合要求；確定LVDT次級(jí)繞組電壓VA和VB之和。根據(jù)生產(chǎn)商的數(shù)據(jù)手冊(cè)VPRI=3Vrms，調(diào)節(jié)磁芯到中間位置，此時(shí)有VA=VB，測(cè)量的兩個(gè)之和VA+VB=2.80Vrms

18、。確定LVDT的最佳激勵(lì)電壓VEXC，對(duì)于AD598的最大線性度和最小噪聲敏感系數(shù)來(lái)說(shuō)，AD598輸入信號(hào)VSEC的范圍為13.5Vrms，所以選擇VSEC=3Vrms。因此LVDT的激勵(lì)電壓為：VEXC=VSEC*VTR=4.97VrmsVTR為L(zhǎng)VDT的電壓轉(zhuǎn)換率：VTR=VPRIVSEC=3Vrms1.81Vrms=1.66VSEC為用典型驅(qū)動(dòng)電平VPRI驅(qū)動(dòng)LVDT，并且磁芯到期滿刻度時(shí)，次級(jí)繞組輸出信號(hào)到最大時(shí)的輸出電壓。對(duì)于輸入電壓為15V時(shí)，根據(jù)下圖來(lái)確定激勵(lì)信號(hào)幅值的電阻R1=6K；圖 9激勵(lì)電壓VEXC與R1的關(guān)系圖選擇確定激勵(lì)頻率的電容C1：C1=35fSUBSYSTEM=

19、3510=3.5FC2、C3、C4是AD598構(gòu)成的位移測(cè)量子系統(tǒng)帶寬的函數(shù)，它們的取值應(yīng)該相等：C2=C3=C4=10-4fSUBSYSTEM=10-5F；為了計(jì)算AD598增益和滿刻度輸出范圍調(diào)節(jié)電阻R2，需要了解以下幾點(diǎn)信息：LVDT的靈敏度S=0.39mV/V/mils；滿刻度可動(dòng)磁芯位移d=1inch；生產(chǎn)商推薦的初級(jí)驅(qū)動(dòng)電平VPRI和VA+VB的值；對(duì)于滿刻度的d的位移來(lái)說(shuō)，AD598的輸出電壓按下式來(lái)計(jì)算：Vout=SVPRIVA+VB500AR2dVout測(cè)量要相對(duì)與信號(hào)Pin17進(jìn)行，如連接圖，又由AD598手冊(cè)，Vout=22V。求出R2=52.6K。針對(duì)上例，Vout與d

20、的關(guān)系如下所示：圖 10d（inch）Vout（V）+11+1-11-13.3. 顯示模塊系統(tǒng)采用的芯片為MAX7219。MAX7219是一個(gè)高性能的多位LED顯示驅(qū)動(dòng)器,可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰極LED或64個(gè)獨(dú)立的LED。MAX7219 采用串行接口方式,只需LOAD、DIN、CLK三個(gè)管腳便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。DIN管腳上的16位串行數(shù)據(jù)包不受LOAD狀態(tài)的影響,在每個(gè)CLK的上升沿被移入到內(nèi)部16位移位寄存器中。2MAX7219的串行數(shù)據(jù)標(biāo)記為D15D0,其中低8位表示顯示數(shù)據(jù)本身,最高的4位D15D12未使用,尋址內(nèi)部寄存器的地址位占用D11D8,選擇14個(gè)內(nèi)部寄存器。3MAX7219 內(nèi)部具

21、有14個(gè)可尋址數(shù)字和控制寄存器。其中的8個(gè)數(shù)字寄存器由一個(gè)片內(nèi)88雙端口SRAM實(shí)現(xiàn)。具體電路如圖11所示：圖 113.4. 串口通信模塊位移測(cè)量系統(tǒng)需要與PC端進(jìn)行通訊4。在這里我們采用MAX RS232作為串口。由于RS 232信號(hào)的電平和單片機(jī)串口信號(hào)的電平 不一致，必須進(jìn)行二者之間的電平轉(zhuǎn)換。MAX232由 單一的+5 V電源供電，只需配5個(gè)高精度10 UF50 V 的鉭電容即可完成電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的串行信號(hào)TXD， RXD直接與上位機(jī)的串口連接采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232實(shí)現(xiàn)TTL邏輯電平和RS232電平間的相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換之后的串行信號(hào)TXD RXD直接與PC機(jī)的串口連接MAX RS

22、232的接口電路設(shè)計(jì)圖如圖12所示5圖 123.5. 存儲(chǔ)模塊在設(shè)計(jì)中,為了防止掉電數(shù)據(jù)丟失的情況發(fā)生，需要這樣一種存儲(chǔ)器，它既能寫(xiě)入數(shù)據(jù)，又能在掉電情況下將數(shù)據(jù)保存下來(lái)，經(jīng)過(guò)查閱資料，我們選擇了E2PROM，也就是可用電信號(hào)擦除的可編程ROM。這是一種可擦除的可編程ROM（PROM），其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以擦除重寫(xiě)，因而在LVDT位移測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)中它便成為一種比較理想的器件。24C02是一個(gè)2K串行CMOS E2PROM，內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)，該器件通過(guò)I2C總線接功能列表。I2C總線是兩線式串行總線，是提供集成電路之間同步通信的一種特殊形式，通過(guò)串行數(shù)據(jù)（SDA）線和串行時(shí)鐘 （SCL）線

23、在連接到總線的器件間傳遞信息，是一個(gè)雙向的兩線連續(xù)總線，暨I2C總線，I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在單片機(jī)與被控IC之間，最高傳送速率100kbps。對(duì)于I2C總線的描述見(jiàn)附錄2。管腳名稱 功能A0 A1 A2這三個(gè)引腳用于多個(gè)器件同時(shí)使用時(shí)設(shè)置區(qū)分器件地址，當(dāng)這些引腳懸空時(shí)默認(rèn)0。在同一總線中最多可同時(shí)使用8個(gè)24C02器件。如果總線只有一個(gè)24C02器件被尋址，這三個(gè)地址可懸或接地。SDA雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳，用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA是一個(gè)開(kāi)漏輸出管腳。SCL串行時(shí)鐘。串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘，這是一個(gè)

24、輸入管腳。WP寫(xiě)保護(hù)引腳。當(dāng)WP引腳連接到VCC時(shí)芯片里面的內(nèi)容為只讀內(nèi)容而不能進(jìn)行寫(xiě)操作。而當(dāng)WP引腳連接到VSS時(shí)芯片里面的內(nèi)容可進(jìn)行正常的讀/寫(xiě)操作。VCC+1.8V6.0V工作電壓VSS接地表格 1電路連接圖如圖所示：圖 134. 總結(jié)與體會(huì) 在這次課程設(shè)計(jì)中，我們小組合作，完成了關(guān)于數(shù)字式流量測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中我負(fù)責(zé)的是串口設(shè)計(jì)。這也是比較簡(jiǎn)單的一部分。由于系統(tǒng)要求，我通過(guò)查閱資料以及參考以前學(xué)過(guò)的課程內(nèi)容發(fā)現(xiàn)了RS232并不能直接連接上位機(jī)，需要一個(gè)中間接口來(lái)完成工作，就是MAX232并在同學(xué)和老師的幫助下采用專門(mén)的軟件進(jìn)行了電路連接圖的繪制工作，并將基本原理分析與匯總，達(dá)到了課

25、程設(shè)計(jì)要求，并最終與大家合作完成了本次課程設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)中，一開(kāi)始我對(duì)于ad軟件的使用不是很熟練，后來(lái)通過(guò)同學(xué)的指點(diǎn)和網(wǎng)上查閱資料才基本掌握了操作，即便如此我畫(huà)的電路圖也經(jīng)過(guò)了很多次修改才最終完成。我還在網(wǎng)絡(luò)上尋找了RS232與MAX232的連接線路圖，通過(guò)學(xué)習(xí)對(duì)此有了初步的了解。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深刻的體會(huì)到了“紙上得來(lái)終覺(jué)淺”的道理，書(shū)本上教給我們的知識(shí)和實(shí)際運(yùn)用的知識(shí)是存在很大差距的，我們要將壓力轉(zhuǎn)換為動(dòng)力，努力踐行實(shí)踐精神，將學(xué)習(xí)和實(shí)踐真正的結(jié)合在一起。參考文獻(xiàn) 1 武利珍，基于STM32的便攜式心電圖儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)M浙江:杭州電子科技大學(xué)，20092 夏莉英，陳雁基于MAX72

26、19的LED顯示系統(tǒng)J工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，20093 張志清串行接口8位LED顯示驅(qū)動(dòng)器MAX7219J.國(guó)外電子元器件，1998.4 陳傳波，杜鵑，張智杰WIN32下基于RS232協(xié)議的通信方法及應(yīng)用研究J南昌大學(xué)學(xué)報(bào)工科版，2005，27（3）：71-745 李朝青單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)，2005.6 高強(qiáng)；赫榮杰；李樹(shù)良串行E2PROM的讀寫(xiě)應(yīng)用J東北微電子研究所,2004,(04）7 郭文華基于I2C總線的串行E2PROM及其應(yīng)用J.常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào),2008,(10)附錄1 MAX7219 內(nèi)部寄存器說(shuō)明A、譯碼方式選擇寄存器 地址：09H賦值：FFH 表示使用MA

27、X7219內(nèi)部的BCD譯碼器00H 表示不使用MAX7219內(nèi)部的BCD譯碼器B、亮度調(diào)節(jié)寄存器 地址：0AH賦值：00H0FH 可改變MAX7219所驅(qū)動(dòng)的LED的亮度，其變化范圍在1/3231/32之間C、掃描位數(shù)設(shè)定寄存器 地址：0BH賦值：00H 所有位不顯示01H07H 依次對(duì)應(yīng)于18位及前面位全部顯示（即需顯示的位應(yīng)為“1”）D、待機(jī)模式開(kāi)關(guān)寄存器 地址：0CH賦值：00H LED全滅01H LED正常顯示E、顯示器測(cè)試寄存器 地址：0FH賦值：00H LED為正常顯示狀態(tài)01H LED測(cè)試狀態(tài)，即LED全亮F、8位LED顯示數(shù)據(jù)寄存器 地址：01H08H對(duì)這些寄存器賦值（即需顯示

28、的內(nèi)容），就會(huì)在對(duì)應(yīng)的18位LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)MAX7219的外部引腳分配管腳描述管腳名稱功能1DIN串行數(shù)據(jù)輸入端口。在時(shí)鐘上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被載入內(nèi)部的16位寄存器。 2,3,5-8,10,11DIG 0DIG7八個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)線路置顯示器共陰極為低電平。關(guān)閉時(shí)7219此管腳輸出高電平。4,9GND地線（4腳和9腳必須同時(shí)接地）12LOAD載入數(shù)據(jù)。連續(xù)數(shù)據(jù)的后16位在LOAD端的上升沿時(shí)被鎖定。13CLK時(shí)鐘序列輸入端。最大速率為 10MHz.在時(shí)鐘的上升沿， 數(shù)據(jù)移入內(nèi)部移位寄存器。下降沿時(shí)， 數(shù)據(jù)從DOUT端輸出。14-17,20-23SEG ASEG G,DP7 段和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，為顯示器

29、提供電流。當(dāng)一個(gè)段驅(qū)動(dòng)關(guān)閉時(shí)，7219的此端呈低電平。18SET通過(guò)一個(gè)電阻連接到VDD 來(lái)提高段電流。19V+正極電壓輸入，+5V24DOUT串行數(shù)據(jù)輸出端口，從DIN輸入的數(shù)據(jù)在16.5個(gè)時(shí)鐘周期后在此端有效。附錄2 I2C總線一I2C總線數(shù)據(jù)的傳送規(guī)則1.開(kāi)始信號(hào)：在I2C總線工作過(guò)程中，當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，定義為起始信號(hào)，起始信號(hào)由主控機(jī)產(chǎn)生。如圖所示（開(kāi)始信號(hào)）2.停止信號(hào)：當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，定義為停止信號(hào)，此信號(hào)也只能由主控機(jī)產(chǎn)生。如圖5-22所示。（停止信號(hào)）3.應(yīng)答信號(hào)與非應(yīng)答信號(hào)：I2C總線傳送的每個(gè)字節(jié)為8位，受控的器件在接收到8位數(shù)據(jù)后，在第9個(gè)脈沖必須輸出低電平作為應(yīng)答信號(hào)，同時(shí)，要求主控器在第9個(gè)時(shí)鐘脈沖位上釋放SDA線，以便受控器發(fā)出應(yīng)答信號(hào)，將SDA拉低