基于STM32的簡易數(shù)字電壓表仿真設計

基于STM32的數(shù)字電壓表仿真設計(仿真+程序+設計報告+講解）

仿真圖proteus 8.9

程序編譯器：keil 5

編程語言：C語言

設計編號：C0080

1.主要功能

結合實際情況，基于STM32F103單片機設計一個數(shù)字電壓表仿真設計。該設計應滿足的功能要求為：

1、以STM32單片機為控制核心設計數(shù)字電壓表；

2、可以測量0～3.3V輸入電壓值；

3、液晶屏LCD1602顯示電壓；

4、最小分辨率為0.1V，測量誤差約為±0.1V。

主要硬件設備：STM32F103單片機

以下為本設計資料展示：

2.仿真

整體設計方案

本實驗利用STM32單片機的ADC等資源，將軟、硬件有機地結合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進識別輸入電壓大小，LCD1602能夠正確地顯示。

測試如下所示：

仿真運行情況：

通過滑動變阻器改變輸入電壓，滑動變阻器100%，模擬信號輸入理論值為3.3V。3.3V測試如下

3. 程序

ADC部分初始化

#include "adc.h"

void ADC1_GPIO_Config(void){
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//使能ADC1，GPIOC時鐘
 	  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//配置時鐘
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;	//模擬輸入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PC4
}


void ADC_Config(void)
{
	

  ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;//ADC結構體變量//注意在一個語句快內(nèi)變量的聲明要放在可執(zhí)行語句的前面，否則出錯，因此要放在ADC1_GPIO_Config();前面
  ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//ADC1和ADC2工作在獨立模式
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =	DISABLE; //使能掃描
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//ADC轉換工作在連續(xù)模式
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//由軟件控制轉換,不使用外部觸發(fā)
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//轉換數(shù)據(jù)右對齊
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//轉換通道為1
  ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //初始化ADC
	
  ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
  //ADC1選擇信道14,音序等級1,采樣時間55.5個周期
//  ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1模塊DMA
  ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1
	ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_EOC, ENABLE);
  ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
//  ADC_ResetCalibration(ADC1); //重置.（復位）.ADC1校準寄存器
//  while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//等待ADC1校準重置完成
//  ADC_StartCalibration(ADC1);//開始ADC1校準
//  while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//等待ADC1校準完成
//  ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1軟件開始轉換
}

主函數(shù)

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp-lcd1602.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "adc.h"

int main(void)
{
	int a,b,c,d;
	float temp;
	
	delay_init();	    	 //延時函數(shù)初始化	  	
	LCD1602_Init();				//LCD1602顯示初始化
  ADC1_GPIO_Config();		//ADC引腳初始化
  ADC_Config();  				//ADC使能
	LCD1602_ShowStr(2,0,"adcvalue=0.0V",13);//LCD1602顯示
	
	while(1)
	{
	b=ADC_GetConversionValue(ADC1);//得到ADC值
	temp=(float)b*(3.4/4096);
	//實際電壓 =  （ADC_DR）/分辨率 *（正參考電壓-負參考電壓) 
	//正參考電壓3.3V才對，但是做仿真需要改3.4V才準
	a=temp/1;
	c=temp*10;
	d=c%10;
	LCD_ShowNum(11,0,a);//顯示個位
	LCD_ShowNum(13,0,d);//顯示小數(shù)點后一位
	}
}

開題報告

基于STM32的簡易數(shù)字電壓表Proteus仿真設計

一、課題背景和目標

在電子工程中，數(shù)字電壓表是一種常見的測量儀器，用于測量電路中的電壓值。本課程大作業(yè)的目標是設計一個基于STM32單片機的簡易數(shù)字電壓表，并在Proteus仿真環(huán)境中進行驗證。設計的主要功能包括：

以STM32單片機為控制核心，實現(xiàn)數(shù)字電壓表的邏輯控制和數(shù)據(jù)處理。
測量0～3.3V的輸入電壓值，并實現(xiàn)電壓的精確測量和顯示。
使用液晶屏LCD1602顯示電壓值。
最小分辨率為0.1V，測量誤差約為±0.1V。
通過本課程大作業(yè)的設計與仿真，旨在加深對STM32單片機應用、數(shù)字電壓表原理以及Proteus仿真技術的理解和掌握。

二、研究方法

我們將采用理論研究與仿真實驗相結合的方法，具體步驟如下：

理論研究：收集相關資料，了解STM32單片機、數(shù)字電壓表和液晶屏LCD1602的工作原理和技術特點。
電路設計：在Proteus仿真軟件中設計數(shù)字電壓表的電路圖，包括STM32單片機、電壓輸入電路、A/D轉換器、液晶屏LCD1602等部分。
程序設計：使用C語言編寫STM32單片機的程序，實現(xiàn)電壓的測量、處理和顯示。
仿真測試：在Proteus中運行程序，輸入不同的電壓值，觀察液晶屏LCD1602的顯示結果，驗證數(shù)字電壓表的功能和性能。

三、預期結果

通過上述研究方法，我們期望實現(xiàn)以下預期結果：

在Proteus仿真軟件中成功構建數(shù)字電壓表的電路圖，各部分電路元件能夠正確連接。
通過STM32單片機的程序實現(xiàn)0～3.3V的電壓測量，并能夠將測量結果顯示在液晶屏LCD1602上。
液晶屏LCD1602能夠正確顯示電壓值，最小分辨率為0.1V。
測量誤差在±0.1V范圍內(nèi)，達到設計要求。

四、實驗安排

本課程大作業(yè)預計需要一個月的時間完成。前兩周主要用于理論研究和電路設計，第三周進行編程和調(diào)試，第四周進行仿真測試和結果分析。

五、實驗材料和方法

實驗材料包括：

STM32單片機。
A/D轉換器。
液晶屏LCD1602。
Proteus仿真軟件。
實驗方法包括：

設計電路。
編寫程序。
仿真測試。

六、實驗步驟和數(shù)據(jù)記錄

實驗步驟如下：

在理論研究階段，收集相關資料，了解STM32單片機、數(shù)字電壓表和液晶屏LCD1602的工作原理和技術特點。
在Proteus中設計數(shù)字電壓表的電路圖，包括STM32單片機、電壓輸入電路、A/D轉換器、液晶屏LCD1602等部分。
使用C語言編寫STM32單片機的程序，實現(xiàn)電壓的測量、處理和顯示。
在Proteus中運行程序，輸入不同的電壓值，觀察液晶屏LCD1602的顯示結果，記錄實驗數(shù)據(jù)。
分析實驗結果，判斷數(shù)字電壓表的功能和性能是否達到設計要求。
撰寫報告，總結實驗過程和結果。
數(shù)據(jù)記錄包括：

記錄實驗過程中遇到的問題和困難。
記錄液晶屏LCD1602的顯示結果。
記錄數(shù)字電壓表的最小分辨率和測量誤差。

七、實驗結論與討論

在實驗結束后，我們將根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和結果進行分析和討論，得出實驗結論?？赡艿慕Y論包括：

成功實現(xiàn)0～3.3V的電壓測量和顯示。
液晶屏LCD1602能夠正確顯示電壓值，最小分辨率為0.1V。
測量誤差在±0.1V范圍內(nèi)，達到設計要求。
在實驗過程中遇到的問題和困難，以及如何解決這些問題和困難的經(jīng)驗和教訓。
實驗討論將包括對實驗過程中遇到的問題和困難的分析，以及對未來改進的建議和方向。

4. 設計報告

報告部分內(nèi)容

二、主控制器選擇

2.1 stm32f103芯片的概述

STM32單片機有很多個系列，其中包括基本型、USB基本型、增強型以及互聯(lián)型幾大系列，這寫系列的STM32單片機都是具有性能高、功耗低、成本低等特點。其內(nèi)部結構圖如圖 2.2所示：

圖 2.2 STM32內(nèi)部結構圖

本課題采用的是STM32F103C8T6單片機芯片，這是是一款ARM M3內(nèi)核的增強型微控制器，這款內(nèi)核的工作頻率是能夠達到72MHz的，它擁有著128K字節(jié)的閃存和極其豐富的外設，如GPIO口，串口，定時器，中斷，數(shù)模轉換，實時時鐘，看門狗，SPI，IIC，CAN總線等部分組成。STM32F103系列單片機的性能在同一個類別的產(chǎn)品中是最高的，它能夠在-40°C -85°C溫度下正常地進行工作，工作的電壓范圍為2V-3.6V，具有低功耗的節(jié)能工作模式，閃存存儲器的容量為64K字節(jié)。

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