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1、word学号2014-2015学年 第二学期1208020121嵌入式系统课程设计报告题目：基于STM32的简易数字电压表专业：网络工程班级：网络工程121：卢东亚指导教师： 康成绩：计算机学院2015年 5 月 22日 / 目录1. 设计容与要求11.1. 设计容11.2. 设计要求12. 概要设计22.1. 硬件电路22.2. 实验板中的连线图22.3. STM32介绍32.4. 主要函数说明83. 设计过程或程序代码103.1. 设计过程103.2. 程序代码124. 设计结果与分析16参考文献171. 设计容与要求1.1. 设计容 本文以ARM系列的STM32芯片为核心设计了一个简易数
2、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围可任意改变。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、硬件电路和软件局部的设计原理。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。1、将一模拟电压信号输入到A/D转换器的任一通道。2、A/D转换器将输入的模拟电压值转换成数字量。3、根据学习开发板所用A/D转换器的类型，将转换成的数字量通过一定的算法转换成相应的电压值。4、将转换成电压值通过学习开发板上的LCD显示屏进展显示，要求显示一位小数。1.2
3、. 设计要求 利用STM32F103部A/D与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。工作原理与设计思路：简易数字电压表的设计由A/D转换.数据处理与显示控制等组成。利用STM32F103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。 数字电压表的根本组成局部是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
4、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部集成了A/D转换器，所以不需要外围的A/D转换器，这就表现了STM32得集成特性。2. 概要设计2.1. 硬件电路设计的核心STM32嵌入式处理器的硬件电路如图1所示图1 STM32嵌入式处理器的硬件电路2.2. 实验板中的连线图连线图如图2所示。图2 硬件连接图。2.3. STM32介绍 STM32F103xx增强型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC核，工作频率为72MH
5、z，置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN。STM32F103xx增强型系列工作于-40C至+105C的温度围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。 完整的STM32F103xx增强型系列产品包括从36脚至100脚的五种不同封装形式；根据不同的封装形式，器件中的外设配置不尽一样。下面给出了该系列产品中所有外设的根本介绍。这些
6、丰富的外设配置，使得STM32F103xx增强型微控制器适合于多种应用场合： 电机驱动和应用控制 医疗和手持设备 PC外设和GPS平台 工业应用：可编程控制器、变频器、打印机和扫描仪 警报系统，视频对讲，和暖气通风空调系统 ARM的Cortex-M3核心并嵌闪存和SRAM ARM的Cortex-M3处理器是最新一代的嵌入式ARM处理器，它为实现MCU的需要提供了低本钱的平 台、缩减的管脚数目、降低的系统功耗，同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。 ARM的Cortex-M3是32位的RISC处理器，提供额外的代码效率，在通常8和16位系统的存储空间上得 到了ARM核心的高性能。 STM3
7、2F103xx增强型系列拥有置的ARM核心，因此它与所有的ARM工具和软件兼容。 图一是该系列产品的功能框图。 置闪存存储器 高达128K字节的置闪存存储器，用于存放程序和数据。 置SRAM 多达20K字节的置SRAM，CPU能以0等待周期访问(读/写)。 嵌套的向量式中断控制器(NVIC) STM32F103xx增强型置嵌套的向量式中断控制器，能够处理多达43个可屏蔽中断通道(不包括16个 Cortex-M3的中断线)和16个优先级。 紧耦合的NVIC能够达到低延迟的中断响应处理 中断向量入口地址直接进入核心 紧耦合的NVIC接口 允许中断的早期处理 处理 晚到的 较高优先级中断 支持中断尾
8、部功能 自动保存处理器状态 中断返回时自动恢复，无需额外指令开销 该模块以最小的中断延迟提供灵活的中断管理功能。 外部中断/事件控制器(EXTI) 外部中断/事件控制器包含19个边沿检测器，用于产生中断/事件请求。 每个中断线都可以独立地配置它的触发事件(上升沿或下降沿或双边沿)，能够单独地被屏蔽；有一 个挂起存放器维持所有中断请求的状态。EXTI可以检测到脉冲宽度小于部APB2的时钟周期。多 达80个通用I/O口连接到16个外部中断线。 时钟和启动 系统时钟的选择是在启动时进展，复位时部8MHz的RC振荡器被选为默认的CPU时钟，随后可以 选择外部的、具失效监控的416MHz时钟；当外部时钟
9、失效时，它将被隔离，同时会产生相应的中 断。同样，在需要时可以采取对PLL时钟完全的中断管理(如当一个外接的振荡器失效时)。 具有多个预分频器用于配置AHB的频率、高速APB(APB2)和低速APB(APB1)区域。AHB和高速APB 的最高频率是72MHz，低速APB的最高频率为36MHz。 自举模式 在启动时，自举管脚被用于选择三种自举模式中的一种： 从用户闪存自举 从系统存储器自举 从SRAM自举 自举加载器存放于系统存储器中，可以通过USART对闪存重新编程。 供电方案 VDD = 2.0至3.6V：VDD管脚提供I/O管脚和部调压器的供电。 VSSA，VDDA = 2.0至3.6V：
10、为ADC、复位模块、RC振荡器和PLL的模拟局部提供供电。使用 ADC时，VDD不得小于2.4V。 VBAT = 1.8至3.6V：当(通过电源开关)关闭VDD时，为RTC、外部32kHz振荡器和后备存放器供电。 供电监控器 本产品部集成了上电复位(POR)/掉电复位(PDR)电路，该电路始终处于工作状态，保证系统在供 电超过2V时工作；当VDD低于设定的阀值(VPOR/PDR)时，置器件于复位状态，而不必使用外部复 位电路。 器件中还有一个可编程电压监测器(PVD)，它监视VDD供电并与阀值VPVD比拟，当VDD低于或高 于阀值VPVD时将产生中断，中断处理程序可以发出警告信息或将微控制器转
11、入安全模式。需要通 过程序开启PVD。电压调压器 调压器有三个操作模式：主模式(MR)、低功耗模式(LPR)和关断模式 主模式(MR)用于正常的运行操作 低功耗模式(LPR)用于CPU的停机模式 关断模式用于CPU的待机模式：调压器的输出为高阻状态，核电路的供电切断，调压器处于 零消耗状态(但存放器和SRAM的容将丢失) 该调压器在复位后始终处于工作状态，在待机模式下关闭处于高阻输出。 低功耗模式 STM32F103xx增强型支持三种低功耗模式，可以在要求低功耗、短启动时间和多种唤醒事件之间达 到最优的平衡。 睡眠模式 在睡眠模式，只有CPU停止，所有外设处于工作状态并可在发生中断/事件时唤醒
12、CPU。 停机模式 在保持SRAM和存放器容不丢失的情况下，停机模式可以达到最低的电能消耗。在停机模式 下，停止所有部1.8V局部的供电，PLL、HSI和HSE的RC振荡器被关闭，调压器可以被置于 普通模式或低功耗模式。 可以通过任一配置成EXTI的信号把微控制器从停机模式中唤醒，EXTI信号可以是16个外部I/O 口之一、PVD的输出、RTC闹钟或USB的唤醒信号。 待机模式 在待机模式下可以达到最低的电能消耗。部的电压调压器被关闭，因此所有部1.8V局部的 供电被切断；PLL、HSI和HSE的RC振荡器也被关闭；进入待机模式后，SRAM和存放器的 容将消失，但后备存放器的容仍然保存，待机电
13、路仍工作。 从待机模式退出的条件是：NRST上的外部复位信号、IWDG复位、WKUP管脚上的一个上升 边沿或RTC的闹钟到时。 注：在进入停机或待机模式时， RTC 、 IWDG 和对应的时钟不会被停止。 DMA 灵活的7路通用DMA可以管理存储器到存储器、设备到存储器和存储器到设备的数据传输；DMA控 制器支持环形缓冲区的管理，防止了控制器传输到达缓冲区结尾时所产生的中断。 每个通道都有专门的硬件DMA请求逻辑，同时可以由软件触发每个通道；传输的长度、传输的源地 址和目标地址都可以通过软件单独设置。 DMA可以用于主要的外设：SPI、I2C、USART、通用和高级定时器TIMx和ADC。 R
14、TC(实时时钟)和后备存放器 RTC和后备存放器通过一个开关供电，在VDD有效时该开关选择VDD供电，否如此由VBAT管脚供 电。后备存放器(10个16位的存放器)可以用于在VDD消失时保存数据。 实时时钟具有一组连续运行的计数器，可以通过适当的软件提供日历时钟功能，还具有闹钟中断和 阶段性中断功能。RTC的驱动时钟可以是一个使用外部晶体的32.768kHz的振荡器、部低功耗RC 振荡器或高速的外部时钟经128分频。部低功耗RC振荡器的典型频率为32kHz。为补偿天然晶体 的偏差，RTC的校准是通过输出一个512Hz的信号进展。RTC具有一个32位的可编程计数器，使用 比拟存放器可以产生闹钟信
15、号。有一个20位的预分频器用于时基时钟，默认情况下时钟为32.768kHz 时它将产生一个1秒长的时间基准。 独立的看门狗独立的看门狗是基于一个12位的递减计数器和一个8位的预分频器，它由一个独立的32kHz的部 RC振荡器提供时钟，应为这个RC振荡器独立于主时钟，所以它可运行于停机和待机模式。它可以 被当成看门狗用于在发生问题时复位整个系统，或作为一个自由定时器为应用程序提供超时管理。 通过选择字节可以配置成是软件看门狗或硬件看门狗。在调试模式，计数器可以被冻结。 窗口看门狗窗口看门狗有一个7位的递减计数器，并可以设置成自由运行。它可以被当成看门狗用于在发生 问题时复位整个系统。它由主时钟驱动，具有早期预警中断功能；在调试模式，计数器可以被冻 结。 系统时基定时器 这个定时器是专用于操作系统，也可当成一个标准的递减计数器。它具有下述特性： 24位的递减计数器 重加载功能 可屏蔽的计数器为0中断 可编程时钟源 通用
