基于STM32的简易自动电阻测量仪(软件设计)

宜宾职业技术学院电子信息工程系基于STM32简易自动电阻测量仪设计思路宜宾职业技术学院毕业设计基于STM32的简易自动电阻测量仪（软件设计）系部电子信息工程系专业名称电子信息工程技术班级电子1091班姓名尹小东学号200911166指导教师王伯黎2011年11月10日宜宾职业技术学院电子信息工程系基于STM32简易自动电阻测量仪设计思路1目录摘要---------------------------------------------------21、方案论证与选择---------------------------------------41.1核心控制芯片-------------------------------------------------41.2档位切换模块-------------------------------------------------41.3ADC采样电路-------------------------------------------------51.4显示模块-----------------------------------------------------51.5键盘控制电路-------------------------------------------------52、系统设计---------------------------------------------62.1系统总体思路-------------------------------------------------62.2系统硬件模块设计---------------------------------------------72.2.1电源电路设计---------------------------------------------72.2.2恒压源电路设计-------------------------------------------82.2.3档位切换电路设计-----------------------------------------82.2.4电压跟随电路设计-----------------------------------------92.2.5电机驱动电路设计----------------------------------------102.3软件设计----------------------------------------------------113、系统测试--------------------------------------------124、设计总结--------------------------------------------13参考文献-----------------------------------------------13附录---------------------------------------------------14附录1主要元件清单---------------------------------------------14附录2产品实物图片---------------------------------------------14宜宾职业技术学院电子信息工程系基于STM32简易自动电阻测量仪设计思路2摘要本系统由闭环恒压源电路、闭环测量电路、电机驱动电路三大部分构成。其中一路DAC、恒压电路、电压跟随电路、一路12位ADC构成闭环恒压源电路；档位切换电路、电压跟随电路、虚拟触摸键盘、一路12位ADC构成闭环测量电路；L298N驱动电路、步进电机、4.7KΩ旋转式单圈电位器构成自动测量和显示电位器阻值随旋转角度变化曲线的辅助装置。恒压源所输出的5V电压，通过档位切换电路，加到由TLC2202构成的电压跟随电路上输出来，送回单片机，经过单片机内部的一路12位ADC处理后，通过程序运算，得出被测电阻的阻值，并在3.2寸的TFT–LCD上显示出来。单片机给驱动电路输入相应的指令，去控制步进电机，来旋转电位器得到不同的电阻值，通过已经做好的测量装置送给单片机处理后在屏幕上显示出阻值变化的曲线。经测试，100Ω档时误差为0.08%，1KΩ档时误差为0.04%，10KΩ档时误差为0.07%，1MΩ档时误差为0.09%，电路具备自动换挡功能。通过键盘输入的要求的阻值和误差后，屏幕能显示出被测电阻阻值，并显示出该电阻是否符合筛选要求。电机旋转电位器所得到的阻值变化曲线，也能在屏幕上显示出来，精准度为0.09573%。全部测量符合要求。关键词：闭环恒压；闭环测量；档位切换；自动测量宜宾职业技术学院电子信息工程系基于STM32简易自动电阻测量仪设计思路3AbstractThesystemiscomposedofclosedloopconstantpressuresourcecircuit,theclosed-loopmeasurementcircuit,drivecircuitconstitutethreemostofthemotor.Amongthemalltheway,constantpressurecircuit,DACvoltagecircuit,allthewaywith12oftheclosedloopconstantpressuresourceADCconstitutecircuit;Thegearswitchingcircuit,voltagefollowedcircuit,virtualtouchkeyboard,and12oftheADCconstituteaclosedloopallmeasurementcircuit;L298Ndrivecircuit,stepmotor,4.7KΩrotarylappotentiometerautomaticmeasurementanddisplayapotentiometerresistancecurvewithrotationAngleofauxiliarydevices.Constantpressuresourceoutput5Vvoltage,throughthegearswitchingcircuit,addtotheTLC2202consistsofthefollowingoutputvoltagecircuit,backtothemicrocontroller,singlechipinternalallthewayafterthetreatmentand12oftheADC,throughtheprogramoperation,andconcludesthatthemeasuredresistanceoftheresistance,andin3.2inchTFT-LCDdisplayed.Singlechipmicrocomputertodrivecircuitinputthecorrespondinginstruction,tocontrolthesteppingmotor,torotatethepotentiometergetdifferentresistance,throughthemeasurementdevicehasbeenreadytodealwithinsinglechipaftershowedonthescreenofthecurveoftheresistancechanges.Bytest,100Ωfileerroris0.08%when,1KΩfileerroris0.04%when,10KΩfileerroris0.07%when,1MΩfileerroris0.09%when,circuitwithautomaticshiftfunction.Throughthekeyboardinputrequirementsoftheresistanceanderror,andthescreencanshowthemeasuredresistancetolerance,andshowsthattheresistanceisinaccordancewiththescreeningrequirements.Motorrotationfromthepotentiometerresistancechangescurve,alsocanbeinthescreen,theaccuracyof0.09573%.Allmeasurementsmeetstherequirement.Keywords:closedloopconstantpressure;Theclosed-loopmeasurement;Switchgear;Automaticmeasurement宜宾职业技术学院电子信息工程系基于STM32简易自动电阻测量仪设计思路41、方案论证与选择1.1核心控制芯片[方案一]STC89C52单片机是一种运用很广泛的8BitsMCU，易于操作，价格便宜。但功耗较高，内部资源太少，不能够满足本设计的需求。[方案二]MSP430F149是TI公司推出的一种16位超低功耗、具有精简指令的混合信号处理器，时钟频率在8MHz左右。内部集成了一路12位的ADC,要实现系统设计要求双闭环电路就需外接一路12位ADC。虽然具有超低功耗的性能，却因此损失很多其他的性能。[方案三]STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。STM32F103ZET6属于STM32系列中的“增强型”系列，时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品，内置512K的闪存。具有丰富的片上外设和很强的运算能力。内部集成了三路12位ADC（和多达18路AD采样通道），完全满足系统设计所要求的双闭环电路。经比较，STM32F103ZET6是最佳的选择，能够完全满足设计需求，且节约很多的外部电路，故选择方案三。1.2档位切换模块[方案一]使用四只可控硅构成档位切换电路。可控硅是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点。但成本高，无触点，控制相对复杂，容量小，功耗大，发热严重。[方案二]使用四个继电器模块构成档位切换电路。继电器是当输入电压达到规定值时，使相应的档位导通或断开。并且技术成熟可靠，控制简单，触点容量相对较大，成本低，几乎零功耗，发热量很小。在电路中能起到自动调节、安全保护、转换电路等作用。在导通和断开的同时能够发出“嗒”的一声，使本设计更加形宜宾职业技术学院电子信息工程系基于STM32简易自动电阻测量仪设计思路5象化。经比较，继电器能够达到设计要求，且能够使系统更加形象化，选择方案二。1.3ADC采样电路[方案一]使用TI公司生产的一块24位的芯片ADS1255。该芯片虽然能满足设计需求，但是成本较高，降低了整个产品的性价比，且需外接使用。[方案二]使用STM32F103ZET6单片机内部自带的两路12位ADC，完全能够满足系统设计，使用起来方便，减少硬件电路模块，节约成本，大大提高产品的性价比。经比较，使用STM32F103ZET6内部的两路ADC，易于操作，且能够提高产品的性价比，故选择方案二。1.4显示模块[方案一]使用带有中文字符的128*64液晶显示。128*64液晶结构简单，易于控制，但分辨率太低，在做发挥部分时不能很清晰的显示由电位器的变化所形成的各点连成的曲线。[方案一]使用3.2寸TFT-LCD。3.2寸TFT-LCD，是具有26万色TFT240x320分辨率高清晰显示屏，16位真彩显示，可以显示数字、字符、图片、显示内容丰富，能够很清晰的显示本设计中所要求的各种参数以及发挥部分中由电位器的变化所形成的各点连成的曲线。自带触摸屏，可以用来作为控制输入。经比较，选择方案二。1.5键盘控制电路[方案一]使用自制4*4矩阵键盘。这样操作