第1章 产品简介

1.1 概述

此文档是针对本公司PID探头所设计的多功能探头信号采集与输出的转接板使用指导说明，我们提供详细的设计思路包括原理图设计思路以及实例、基于STM32F030F4P6单片机的编程思路，以及标定思路。

1.2 基本参数

第2章 硬件设计

图1.整体原理图

2.1 电源设计

转接板采用12v/5v直流供电，采用AMS1117-3.3V（U1）线性稳压芯片进行电压转换；前端加有保险丝（F1），47UF滤波电容（C1）,双向TVS二极管SMBJ15CA,肖特基二极管，对前端电路进行，过压，过流以及电源反向等可能发生的问题进行保护。

图2.电源电路

2.2 单片机电路设计

单片机采用stm32f030f4p6芯片，此次需要用到一路串口PA2、PA3（USART1）,一路ADC采集口PA5，信号指示灯接口PA10。

图3.单片机电路

2.3 信号输出设计

信号输出方式：485信号/232信号/TTL信号可以任选其一输出；

（1）TTL信号输出：

无需焊接MAX232(u5)芯片以及匹配电路，以及MAX3485（u1）芯片的匹配电路；连接R8,R9两个0欧电阻，即可实现TTL信号输出。

（2）485信号输出：

选择MAX3485芯片，将单片机的TTL信号转变为485信号（此时无需焊接232匹配电路，以及断开R8,R9两个电阻）。详细电路如图所示：

图4. 485信号输出电路

（3）232信号输出：

选择MAX232芯片，将单片机的TTL信号转变为232信号（此时无需焊接485匹配电路，以及断开R8,R9两个电阻）。详细电路如图所示：

图5. 232信号输出电路

第3章 软件设计

实现功能：采集PID探头的输出电压值，通过用标气进行标定得到PID的实际值，通过配置串口实现232信号/485信号/TTL信号的输出：

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实现功能:此版配套测试程序

使用芯片：stm32f030f4p6

波特率：可修改

编译环境：keil

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管脚初始化配置：

void GPIOInit()

{

GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStructure;

NVIC_InitTypeDef        NVIC_InitStructure;

EXTI_InitTypeDef         EXTI_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);

GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_10);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 ;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

}

/*******************************************************/

串口初始化配置：

void USART_Config(void)

{

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_1);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_1);

/*配置PA9 ,PA10*/

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //设置端口复用

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_3;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

if(ModelBaud==3)

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 19200;

else if(ModelBaud==2)

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;

else if (ModelBaud==1)

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 4800;

else

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 2400;

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE,ENABLE);

USART_Cmd(USART1,ENABLE);

/* NVIC configuration */

/* Enable the USARTx Interrupt */

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

/********************************************************************/

Adc初始化：

static void ADC_Config(void)

{

ADC_InitTypeDef     ADC_InitStructure;

ADC_DeInit(ADC1);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);

ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;

ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;

ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;

ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection=ADC_ScanDirection_Upward;

ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5 , ADC_SampleTime_239_5Cycles);

ADC_GetCalibrationFactor(ADC1);

ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_ADRDY));

ADC_StartOfConversion(ADC1);

}

/*************************************************************************/

模拟量采集以及滤算法

#define A  401

u32 caiji[A];

u16 last_ResultVolt;

uint32_t ADC_Check(void)

{

uint16_t i,j,k;

u32 ResultVolt2;

for(i=0;i

{

while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==RESET);

caiji[i]=(uint32_t)ADC_GetConversionValue(ADC1);

for(j=0;j<500;j++)

{;}

}

for(j=0;j

{

for(k=0;k

{

if(caiji[k]>caiji[k+1])

{

ResultVolt2=caiji[k];

caiji[k]=caiji[k+1];

caiji[k+1]=ResultVolt2;

}

}

}

ResultVolt=caiji[(A-1)/2];

ResultVolt=ResultVolt*3300;

ResultVolt= ResultVolt/4096;

if(ResultVolt>last_ResultVolt+3||ResultVolt

{

last_ResultVolt=ResultVolt;

}

else

{

ResultVolt=last_ResultVolt;

}

ADC_ClearITPendingBit(ADC1,ADC_IT_EOC);

return ResultVolt;

}

/*************************************************************/

标定思路：

Pid所得模拟量与实际值存在线性关系。

通固定数值的标气，与实际所采集的模拟量进行拟合成一条曲线

void ADC_Read()

{

double dianya;

dianya=shuchumax*ResultVolt/3300;

Speed=dianya*SHUCHUcheng/SHUCHUchu+SGUCHUjia;

}

/***********************************************************/

Usb通讯协议：采用modbus标准协议进行usb通讯

/***********************************************************/