基于STM32的多路模拟量数据采集设计

毕业设计题目：基于STM32的多路模拟量数据采集系统设计学生：学号：学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：2016年6月10日I基于STM32的多路模拟量数据采集系统设计摘要本文介绍了基于STM32的数据采集的硬件设计和软件设计，数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有着非常重要的作用。本文介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机芯片。数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机STM32来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括显示模块和串行接口部分。该系统由程序直接控制STM32芯片。3路被测电压通过DMA专用通道采集，将数据传输向STM32自带的模数转换模块进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过STM32通过GPIO口控制液晶屏来显示所采集的结果。软件部分应用C语言编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。关键词：数据采集，STM32，模数转换IITheDesignofMulti-channelDataAcquisitionSystemBasedonSTM32ABSTRACTThispaperintroducesthehardwaredesignandsoftwaredesignofdataacquisitionbasedonSTM32.Thedataacquisitionsystemisanindispensablelinkbetweenanaloganddigitaldomains.Itplaysaveryimportantrole.Thefocusofthisarticleisthedataacquisitionsystem,andthefocusofthehardwarepartofthesystemisthesingle-chipmicrocomputerchip.DatacollectionandcommunicationcontroluseamodulardesignanduseSTM32MCUtorealizethemsleves.Thehardwarepartisasingle-chipmicrocomputerasthecore,anditalsoincludesadisplaymoduleandtheserialinterface.ThesystemisdirectlycontrolledbytheprogramSTM32chip.Three-measuredvoltageusesadedicatedDMAchanneldataacquisitionandthedatatransmissiontogettheSTM32built-inADCanalogdigitalconversionmodule,anditrealizesthedataacquisitionthroughthedigitalconversion,andconvertsthedatathroughtheSTM32,GPIOtocontrolLCDscreenanddisplaythecollectedresults.SoftwarepartoftheapplicationofCsoftwareusethedataacquisitionsystem,analogdigitalconversionsystem,datadisplay,anddatacommunicationsandotherprocedurestodesign.Keywords:dataacquisition,STM32,ADCIII目录摘要....................................................................IABSTRACT................................................................II1绪论...................................................................11.1研究背景及其目的意义..............................................11.2国内外研究现状....................................................21.3该课题研究的主要内容..............................................22数据采集系统设计.......................................................42.1数据采集系统......................................................42.2方案论证..........................................................42.2.1A/D模数转换.................................................42.2.2DMA采集.....................................................52.2.3显示部分....................................................63硬件部分设计...........................................................73.1芯片介绍..........................................................73.1.1STM32概况...................................................73.1.2STM32历史...................................................83.1.3系统作用....................................................93.1.4性能特点...................................................113.1.5架构优势...................................................123.1.6能耗模式...................................................123.2液晶显示模块.....................................................133.2.1液晶显示模块概述...........................................133.2.2外形尺寸...................................................143.2.3模块引脚说明...............................................143.2.4接口时序...................................................163.3外设部分.........................................................174软件部分设计..........................................................194.1简介KeilUvision5................................................194.2Keil5工程创建及程序下载.........................................194.2.1创建工程...................................................194.2.2程序下载...................................................274.3程序设计.........................................................30IV4.3.1主程序部分.................................................304.3.2ADC模块....................................................315系统调试..............................................................356总结..................................................................37致谢...................................................................38参考文献................................................................39附录I...................................................................40附录II..................................................................45基于STM32的多路模拟量数据采集系统设计11绪论1.1研究背景及其目的意义近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非成熟人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大概在60年代后期，国内外就有成套的数据采集设备和系统多属于专用的系统。20世纪70年代后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因而获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，一类是工业现场数据采集系统。20世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了很大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪表仪器和采集器、通用接口总线和计算机组成。这类系统主要应用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，这一类在工业现场应用较多。20世纪80年代后期，数据采集发生了很大的变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，是系统的成本减低，体积变小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的单片机数据采集系统（DAS）。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就