基于STM32單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于STM32單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)The Design Of Multi-channel Data Acquisition System Based On STM32中國地質(zhì)大學(xué)（北京）指導(dǎo)教師王猛、張啟升 組員：李金澤 1010102124 梁迪 1010102110 張永 10101021202013.3.31摘要本文是基于ARM Cortex-M3的STM32系列嵌入式微控制器的應(yīng)用實(shí)踐，介紹了基于STM32單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(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

2、片機(jī)。數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機(jī)STM32來實(shí)現(xiàn)，硬件部分是以單片機(jī)為核心，還包括A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，和串行接口部分。該系統(tǒng)從機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。輸入數(shù)據(jù)是由現(xiàn)場模擬信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生，8路被測電壓再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接受、處理和顯示，并用LCD數(shù)碼顯示器來顯示所采集的結(jié)果。軟件部分應(yīng)用Keil uVision4通過C+編寫控制軟件，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)。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 89

3、C52單片機(jī) ADC0809 Keil uVision4AbstractThis article is an application of STM32 series embedded ARM controller based on Cortex-M3 and it describes the hardware design and software design of the data on which based on signal-chip microcomputer .The data collection system is the link between the digital d

4、omain and analog domain. It has an very important function. The introductive point of this text is a data to collect the system. The hardware of the system focuses on signal-chip microcomputer .Data collection and communication control use modular design. The data collected to control with correspon

5、dence to adopt a machine 8051 to carry out. The part of hardwares core is STM32, is also includes A/D conversion module, display module, and the serial interface. Slave machine is responsible for data acquisition and answering the host machine.8 roads were measured the electric voltage to pass the i

6、n general use mold-few conversion of ADC0809,the realization carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine.the host machine is responsible for data and display, LED digital display is responsible displa

7、y the data. The software is partly programmed with C+ of the Keil uVision4. The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like data-acquisition treatment,data-display and data-communication ect.Keyword: data acquisition AT89C52 ADC0809

8、Keil uVision4目錄第一章 緒論11.1 研究背景及其目的意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 該課題研究的主要內(nèi)容內(nèi)容3第二章 數(shù)據(jù)產(chǎn)生42.1 現(xiàn)場模擬信號(hào)產(chǎn)生器42.2 基于LM331的電壓頻率轉(zhuǎn)換42.3 基于LM331的頻率電壓轉(zhuǎn)換5第三章 數(shù)據(jù)采集73.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)73.2 方案論證83.2.1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇83.2.2單片機(jī)的選擇93.2.3 顯示部分93.2.4 八路數(shù)據(jù)采集器9第四章 硬件部分104.1 主機(jī)部分104.1.1 單片機(jī)104.1.2 LCD顯示器124.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC080913第五章 軟件部分165.1 簡介Keil Uvisio

9、n4165.2 本系統(tǒng)所用程序代碼17參考文獻(xiàn)18IV第一章 緒論1.1 研究背景及其目的意義近年來，數(shù)據(jù)采集及其應(yīng)用受到了人們越來越廣泛的關(guān)注，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也有了迅速的發(fā)展，它可以廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于20世紀(jì)50年代，1956年美國首先研究了用在軍事上的測試系統(tǒng)，目標(biāo)是測試中不依靠相關(guān)的測試文件，由非成熟人員進(jìn)行操作，并且測試任務(wù)是由測試設(shè)備高速自動(dòng)控制完成的。由于該種數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測試任務(wù)，因而得到了初步的認(rèn)可。大概在60年代后期，國內(nèi)外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代后期

10、，隨著微型機(jī)的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因而獲得了驚人的發(fā)展。從70年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過程中逐漸分為兩類，一類是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，開始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)測試系統(tǒng)。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀表儀器和采集器、通用接口總線和計(jì)算機(jī)組成。這類系統(tǒng)主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場也有一定的應(yīng)用。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，這一類在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較多。20世紀(jì)80年

11、代后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了很大的變化，工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，是系統(tǒng)的成本減低，體積變小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強(qiáng)。20世紀(jì)90年代至今，在國際上技術(shù)先進(jìn)的國家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運(yùn)用到軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴(kuò)展或修改系統(tǒng)，迅速組成一個(gè)新的系統(tǒng)。盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理采集

12、技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展，而且組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡，把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)并輔以應(yīng)用軟件，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，但這并不會(huì)對基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機(jī)具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，而雙單片機(jī)又具有精度較高、轉(zhuǎn)換速度快、能夠?qū)Χ帱c(diǎn)同時(shí)進(jìn)行采集，因此能夠開發(fā)出能滿足實(shí)際應(yīng)用要求的、電路結(jié)構(gòu)簡單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這就使得以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行分析、處理、傳輸、顯示

13、、存儲(chǔ)和顯示。它起始于20世紀(jì)中期，在過去的幾十年里，隨著信息領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會(huì)的發(fā)展主流方向。各種領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、飛機(jī)飛行、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用。我國的數(shù)字地震觀測系統(tǒng)主要采用TDE-124C型TDE-224C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。近年來，又成功研制了動(dòng)態(tài)范圍更大、線性度更高、兼容性更強(qiáng)、低功耗可靠性的TDE-324C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集對拾震計(jì)輸出的電信號(hào)模擬放大后送至A/D數(shù)字化，A/D采用同時(shí)采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)DSP數(shù)字濾波處理后，變成數(shù)字地震信號(hào)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備24位A/

14、D轉(zhuǎn)化位數(shù)，采樣率有50HZ、100HZ、200HZ。由美國PASCO公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它由3部分組成：（1）傳感器：利用先進(jìn)的傳感技術(shù)可實(shí)時(shí)采集技術(shù)可實(shí)時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各物理量的數(shù)據(jù)；（2）計(jì)算機(jī)接口：將來自傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，采樣速率最高為25萬次/S；（3）軟件：中文及英文的應(yīng)用軟件。受需求牽引，新一代機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用也在快速地發(fā)展。如愛爾蘭ACRA公司2000年研發(fā)推出的新一代KAM500機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到了2006年。本系統(tǒng)采用16位（A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達(dá)500K/S,同步時(shí)間為+/-250ns，可以利

15、用方式組成高達(dá)1000通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。1.3 該課題研究的主要內(nèi)容內(nèi)容數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支之一, 它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等問題。它是對傳感器信號(hào)的測量與處理, 以微型計(jì)算機(jī)等高技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。數(shù)據(jù)采集也是從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)獲取對象信息的過程。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測已成為日益重要的檢測技術(shù),廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)等需要同時(shí)監(jiān)控溫度、濕度和壓力等場合。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),通常采用一些功能相對獨(dú)立的單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn),作為測控系統(tǒng)不可缺少的部分,數(shù)據(jù)采集的性能特點(diǎn)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)。盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心

16、的可編程數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展,并且適于通用微機(jī)(如IBM PC 系列) 使用的板卡級數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品也已大量出現(xiàn),組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡單到只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡,把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi),并輔以應(yīng)用軟件,就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能,但這并不會(huì)對基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響,因?yàn)閱纹瑱C(jī)功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、靈活性好、開發(fā)容易等優(yōu)點(diǎn),使得基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于沒有上位機(jī)的支持,不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,它的存儲(chǔ)容量都是有限的,所以不得不對存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋刷新,這樣不利于用

17、戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析,因而也不能對生產(chǎn)過程的狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。本系統(tǒng)采用下位機(jī)負(fù)責(zé)模擬數(shù)據(jù)的采集,從單片機(jī)負(fù)責(zé)采集八路數(shù)據(jù)，并應(yīng)答主機(jī)發(fā)送的命令，上位機(jī)即主機(jī)是負(fù)責(zé)處理接受過來的數(shù)字量的處理及顯示，主機(jī)和從機(jī)之間用RS-232進(jìn)行通信。這樣用戶可以在上位機(jī)上編寫各種程序?qū)ξ募械臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效查詢和分析,有利于工業(yè)過程的長期正常運(yùn)行和檢查。該系統(tǒng)采用的是STM32單片機(jī)，此芯片功能比較強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。第2章 數(shù)據(jù)產(chǎn)生2.1 現(xiàn)場模擬信號(hào)產(chǎn)生器 自制一電壓轉(zhuǎn)換電路，利用可變電阻改變振蕩頻率，使頻率在200Hz2kHz范圍變化產(chǎn)生方波，再經(jīng)頻率電壓變換后輸出相應(yīng)15V直流電壓（200Hz對

18、應(yīng)1V，2kHz對應(yīng)5V）。2.2 基于LM331的電壓頻率轉(zhuǎn)換LM331是美國NS公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比高、外圍電路簡單、可單電源供電、低功耗的集成電路。LM331動(dòng)態(tài)范圍寬達(dá)100dB，工作頻率低到01Hz時(shí)尚有較好的線性度，數(shù)字分辨率達(dá)12位。LM331的輸出驅(qū)動(dòng)器采用集電極開路形式，因此可通過選擇邏輯電流和外接電阻來靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配TTL、DTL和CMOS等不同邏輯電路。LM331可工作在40V40V之間，輸出可高達(dá)40V，而且可以防止VCC短路。輸出頻率計(jì)算：該轉(zhuǎn)換電路線性良好，抗干擾能力強(qiáng)，輸出范圍在10Hz10kHz以上，有利于提高系統(tǒng)的測量范圍。電路如圖2.1所

19、示圖2.1 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路2.3 基于LM331的頻率電壓轉(zhuǎn)換LM331用作FVC時(shí)的原理框如圖2.2所示.圖2.2此時(shí),腳是輸出端(恒流源輸出),腳為輸入端(輸入脈沖鏈),腳接比較電平.電路如圖2.3所示圖2.3 頻率電壓轉(zhuǎn)化電路第三章 數(shù)據(jù)采集3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個(gè)領(lǐng)域。70年代初，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，特別是微處理器及高速A/D轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。原來由小規(guī)模集成的數(shù)字邏輯電路及硬件程序控制器組成的采集系統(tǒng)被微處理器控制的采集系統(tǒng)所代替

20、。由微處理器去完成程序控制，數(shù)據(jù)處理及大部分邏輯操作，使系統(tǒng)的靈活性和可靠性大大地提高，系統(tǒng)硬件成本和系統(tǒng)的重建費(fèi)用大大地降低。在該系統(tǒng)中需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)量，而 A/D是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，他需要考慮的指標(biāo)有：分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換誤差等等。而單片機(jī)是該系統(tǒng)的基本的微處理系統(tǒng)，它完成數(shù)據(jù)讀取、處理及邏輯控制，數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗械娜蝿?wù)。在該系統(tǒng)中采用的是STM32系列的單片機(jī)。而數(shù)據(jù)的顯示則采用的是LCD數(shù)碼管，該器件比較簡單，在生活中接觸也較多。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由信號(hào)調(diào)理電路，多路切換電路，采樣保持電路，A/D,單片機(jī)等組成。完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所需要的系統(tǒng)框圖如圖3.1所示： 圖 3.1

21、 系統(tǒng)框圖3.2 方案3.2.1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來說，可以分為8位、10位、12位和16位等。位數(shù)越高其分辨率就越高，價(jià)格也就越貴。A/D轉(zhuǎn)換器型號(hào)很多，而其轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。(1)逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間在幾微秒到幾百微秒之間。(2)雙積分A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種間接式的A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，精度比較高，缺點(diǎn)是數(shù)度很慢，適用于對轉(zhuǎn)換數(shù)度要求不高的系統(tǒng)。(3)并行式A/D轉(zhuǎn)換器：它又被稱為flash（快速）型，它的轉(zhuǎn)換數(shù)度很高，但她采用了很多個(gè)比較器，而n位的轉(zhuǎn)換就需要2n-1

22、個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也很貴，只適用于視頻A/D轉(zhuǎn)換器等數(shù)度特別高的領(lǐng)域。鑒于上面三種方案，在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速度等多種標(biāo)準(zhǔn)考量下，在本設(shè)計(jì)選用的是逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809.3.2.2單片機(jī)的選擇單片機(jī)是一種面向大規(guī)模的集成電路芯片，是微型計(jì)算機(jī)中的一個(gè)重要的分支。此系統(tǒng)是由CPU、隨即存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、只讀程序存儲(chǔ)器、輸入輸出電路（I/O口），還有可能包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD和LED驅(qū)動(dòng)電路）、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個(gè)單塊芯片上，構(gòu)成了一個(gè)最小但完善的計(jì)算機(jī)任務(wù)。單片機(jī)要使用特定的組譯和編譯軟件編譯程序，在用keil

23、 uvision4把程序下載到單片機(jī)內(nèi)。而本設(shè)計(jì)選用的是STM32F103.3.2.3 顯示部分LCD 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡稱，LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒，下基板玻璃上設(shè)置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設(shè)置彩色濾光片，通過TFT上的信號(hào)與電壓改變來控制液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而達(dá)到控制每個(gè)像素點(diǎn)偏振光出射與否而達(dá)到顯示目的?，F(xiàn)在LCD已經(jīng)替代CRT成為主流，價(jià)格也已經(jīng)下降了很多，并已充分的普及。3.2.4 八路數(shù)據(jù)采集器 數(shù)據(jù)采集器第1路輸入自制15V直流電壓，第27路分別輸入來自直流源的5，4，3，2，1，0V直流電壓（各

24、路輸入可由分壓器產(chǎn)生，不要求精度），第8路備用。將各路模擬信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)并/串變換電路，用串行碼送入傳輸線路。 第四章 硬件部分4.1 主機(jī)部分 該系統(tǒng)是一個(gè)主從式多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主機(jī)和從機(jī)均用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，它的主機(jī)部分負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和顯示。它由STM32、ADC0809和LCD12864顯示器組成。4.1.1 單片機(jī)關(guān)于STM321.簡介STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M3內(nèi)核。按性能分成兩個(gè)不同的系列：STM32F103“增強(qiáng)型”系列和STM32F101“基本型”系列。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類

25、產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率72MHz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。 2.STM32F103性能特點(diǎn)內(nèi)核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz。單周期乘法和硬件除法。存儲(chǔ)器：片上集成32-512KB的Flash存儲(chǔ)器。6-64KB的SRAM存儲(chǔ)器。時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理：2.0-3.6V

26、的電源供電和I/O接口的驅(qū)動(dòng)電壓。POR、PDR和可編程的電壓探測器（PVD）。4-16MHz的晶振。內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的8MHz RC振蕩電路。內(nèi)部40 kHz的RC振蕩電路。用于CPU時(shí)鐘的PLL。帶校準(zhǔn)用于RTC的32kHz的晶振。低功耗：3種低功耗模式：休眠，停止，待機(jī)模式。為RTC和備份寄存器供電的VBAT。調(diào)試模式：串行調(diào)試（SWD）和JTAG接口。DMA：12通道DMA控制器。支持的外設(shè)：定時(shí)器，ADC，DAC，SPI，IIC和USART。2個(gè)12位的us級的A/D轉(zhuǎn)換器（16通道）：A/D測量范圍：0-3.6 V。雙采樣和保持能力。片上集成一個(gè)溫度傳感器。2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器：

27、STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE獨(dú)有。最多高達(dá)112個(gè)的快速I/O端口：根據(jù)型號(hào)的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16個(gè)外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以接受5V以內(nèi)的輸入。最多多達(dá)11個(gè)定時(shí)器：4個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有4個(gè)IC/OC/PWM或者脈沖計(jì)數(shù)器。2個(gè)16位的6通道高級控制定時(shí)器：最多6個(gè)通道可用于PWM輸出。2個(gè)看門狗定時(shí)器（獨(dú)立看門狗和窗口看門狗）。Systick定時(shí)器：24位倒計(jì)數(shù)器。2個(gè)16位基本定時(shí)器用于驅(qū)動(dòng)DAC。最多多達(dá)13個(gè)通信接口：2個(gè)IIC接口（SMBus/PMBus）。

28、5個(gè)USART接口（ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，調(diào)試控制）。3個(gè)SPI接口（18 Mbit/s），兩個(gè)和IIS復(fù)用。CAN接口（2.0B）。USB 2.0全速接口。SDIO接口。ECOPACK封裝：STM32F103xx系列微控制器采用ECOPACK封裝形式。4.1.2 LCD顯示器LCD 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡稱，LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒，下基板玻璃上設(shè)置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設(shè)置彩色濾光片，通過TFT上的信號(hào)與電壓改變來控制液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而達(dá)到控制每個(gè)像素點(diǎn)偏振光出射與否而達(dá)到顯示目的?，F(xiàn)

29、在LCD已經(jīng)替代CRT成為主流，價(jià)格也已經(jīng)下降了很多，并已充分的普及。 液晶顯示器按照控制方式不同可分為被動(dòng)矩陣式LCD及主動(dòng)矩陣式LCD兩種。 帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示

30、方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊?；咎匦?（1）、低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V）（2）、顯示分辨率:128×64點(diǎn) （3）、內(nèi)置漢字字庫，提供8192個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字(簡繁體可選) （4）、內(nèi)置 128個(gè)16×8點(diǎn)陣字符 （5）、2MHZ時(shí)鐘頻率 （6）、顯示方式：STN、半透、正顯 （7）、驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS （8）、視角方向：6點(diǎn) （9）、背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/51/10 （10）、通訊方式：串行

31、、并口可選 （11）、內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓 （12）、無需片選信號(hào)，簡化軟件設(shè)計(jì)（13）、工作溫度: 0 - +55 ,存儲(chǔ)溫度: -20 - +604.2 從機(jī)部分 該系統(tǒng)的從機(jī)負(fù)責(zé)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，并應(yīng)答主機(jī)的命令，需要用到ADC0809。4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809在我們所測控的信號(hào)中軍事連續(xù)變化的物理量，而要對這些信號(hào)進(jìn)行處理,則需要將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，A/D轉(zhuǎn)換器就是為了將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字量。按模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的原理可以分為3種：雙積分式、逐次逼近式及并行式A/D轉(zhuǎn)換器。而該系統(tǒng)選用的是ADC0809，下面就具體的介紹一下ADC0809的工作

32、原理。1、 ADC0809的介紹ADC0809是八通道的八位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。由單一的5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8選1的模擬開關(guān)。由C、B、A的編碼來決定所選的模擬通道。轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us。轉(zhuǎn)換誤差為1/2LSB。它的引腳的排列及其功能，其引腳圖見4.10 圖4.10 ADC0809的引腳圖IN7IN0 ：八個(gè)通道的模擬輸入量。ADDA、ADDB、ADDC：模擬通道地址線。當(dāng)CBA=000時(shí)，IN0輸入，當(dāng)CBA=111時(shí)，IN7輸入。ALE：地址鎖存信號(hào)。START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，高電平有效。D7D0：數(shù)據(jù)輸出線。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。OE：輸出允許信號(hào)，高電平

33、有效。CLK：時(shí)鐘信號(hào)，最高頻率為 640KHZ。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。上升沿后高電平有效。Vcc：+5V電源。Vref：參考電壓。2、ADC0809時(shí)序圖及其接口電路ADC0809的時(shí)序圖如圖4.11所示： 圖4.11 ADC0809的時(shí)序圖其工作過程是：ALE的上升沿將A、B、C端選擇的通道地址鎖存到8位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。START的下降驗(yàn)啟動(dòng)8位A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換開始使EOC端輸出低電平。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC輸出高電平。該信號(hào)通?？勺鳛橹袛嗌暾埿盘?hào)。OE為讀出數(shù)據(jù)允許信號(hào)。OE端為高電平時(shí)，可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)時(shí)序關(guān)系及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。ADC

34、0809與STM32單片機(jī)的接口方式，如圖4.12所示：圖4.12 ADC0809與單片機(jī)的連接圖由于ADC0809具有輸出3態(tài)鎖存器，其八位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。地址譯碼引腳A、B、C分別與地址總線低三位A0、A1、A2相連，以選通IN0IN7中的一個(gè)通道。在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的P3.4控制A/D轉(zhuǎn)換器的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)，由于ALE和START連在一起，因此AD0809在鎖存通道的同時(shí)，也啟動(dòng)了A/D轉(zhuǎn)換器。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用低電平的讀信號(hào)RD，產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號(hào)，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。而低電平的寫信號(hào)WR則表示轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。第五章 軟件部分5.1 簡介Keil Uvision4Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一