基于STM32的简易数字电压表

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................................................................................11.1简易数字电压表的应用意义.........................................................................................................11.2本次课程设计的目的.....................................................................................................................11.3简易数字电压表设计的要求及技术指标.....................................................................................11.4设计方案论证.................................................................................................................................21.5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..........................................................................22.1A/D转换及数据处理......................................................................................................................22.2串口通信.........................................................................................................................................72.3LCD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。2.1A/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。RC滤波器STM32F103控制逻辑LCD显示RC振荡器分频器PE2/TRACECK/FSMC_A231PE3/TRACED0/FSMC_A192PE4/TRACED1/FSMC_A203PE5/TRACED2/FSMC_A214PE6/TRACED3/FSMC_A225VBAT6PC13-TAMPER-RTC7PC14-OSC32_IN8PC15-OSC32_OUT9PF0/FSMC_A010PF1/FSMC_A111PF2/FSMC_A212PF3/FSMC_A313PF4/FSMC_A414PF5/FSMC_A515Vss_516Vdd_517PF6/ADC3_IN4/FSMC_NIORD18PF7/ADC3_IN5/FSMC_NREG19PF8/ADC3_IN6/FSMC_NIOWR20PF9/ADC3_IN7/FSMC_CD21PF10/ADC3_IN8/FSMC_INTR22OSC_IN23OSC_OUT24NRST25PC0/ADC123_IN1026PC1/ADC123_IN1127PC2/ADC123_IN1228PC3/ADC123_IN1329VSSA30Vref-31Vref+32VDDA33PA0-WKUP/USART2_CTS/ADC123_IN0/TIM5_CH1/TIM2_CH1_ETR/TIM8_ETR34PA1/USART2_RTS/ADC123_IN1/TIM5_CH2/TIM2_CH235PA2/USART2_TX/TIM5_CH3/ADC123_IN2/TIM2_CH336PA3/USART2_RX/TIM5_CH4/ADC123_IN3/TIM2_CH437Vss_438Vdd_439PA4/SPI1_NSS/DAC_OUT1/USART2_CK/ADC12_IN440PA5/SPI1_SCK/DAC_OUT2/ADC12_IN541PA6/SPI1_MISO/TIM8_BKIN/ADC12_IN6/TIM3_CH142PA7/SPI1_MOSI/TIM8_CH1N/ADC12_IN7/TIM3_CH243PC4/ADC12_IN1444PC5/ADC12_IN1545PB0/ADC12_IN8/TIM3_CH3/TIM8_CH2N46PB1/ADC12_IN9/TIM3_CH4/TIM8_CH3N47PB2/BOOT148PF11/FSMC_NIOS1649PF12/FSMC_A650Vss_651Vdd_652PF13/FSMC_A753PF14/FSMC_A854PF15/FSMC_A955PG0/FSMC_A1056PG1/FSMC_A1157PE7/FSMC_D458PE8/FSMC_D559PE9/FSMC_D660Vss_761Vdd_762PE10/FSMC_D763PE11/FSMC_D864PE12/FSMC_D965PE13/FSMC_D1066PE14/FSMC_D1167PE15/FSMC_D1268PB10/I2C2_SCL/USART3_TX69PB11/I2C2_SDA/USART3_RX70Vss_171Vdd_172PB12/SIP2_NSS/I2S2_WS/I2C2_SMBAI/USART3_CK/TIM1_BKIN73PB13/SIP2_SCK/I2S2_CK/USART3_CTS/TIM1_CH1N74PB14/SPI2_MISO/USART3_RTS/TIM1_CH2N75PB15/SPI2_MOSI/I2S2_SD/TIM1_CH3N76PD8/FSMC_D1377PD9/FSMC_D1478PD10/FSMC_D1579PD11/FSMC_A1680PD12/FSMC_A1781PD13/FSMC_A1882Vss_883Vdd_884PD14/FSMC_D085PD15/FSMC_D186PG2/FSMC_A1287PG3/FSMC_A1388PG4/FSMC_A1489PG5/FSMC_A1590PG6/FSMC_INT291PG7/FSMC_INT392PG893Vss_994Vdd_995PC6/I2S2_MCK/TIM8_CH1/SDIO_D696PC7/I2S3_MCK/TIM8_CH2/SDIO_D797PC8/TIM8_CH3/SDIO_D098PC9/TIM8_CH4/SDIO_D199PA8/USART1_CK/TIM1_CH1/MCO100PA9/USART1_TX/TIM1_TX/TIM1_CH2101PA10/USART1_RX/TIM1_CH3102PA11/USART1_CTS/CANRX/TIM1_CH4/USBDM103PA12/USART1_RTS/CANTX/TIM1_ETR/USBDP104PA13/JTMS-SWDIO105NC106Vss_2107Vdd_2108PA14/JTMS-SWCLK109PA15/JTD