代码收藏家技术教程 2023-12-12

基于STM32的数字电压表仿真设计详解

本设计

STM32的数字电压表仿真设计

1.主要功能

2.仿真

3. 程序

开题报告

4. 设计报告

资料清单&下载链接

基于STM32的数字电压表仿真设计(仿真+程序+设计报告+讲解）

仿真图proteus 8.9

程序编译器：keil 5

编程语言：C语言

设计编号：C0080

1.主要功能

结合实际情况，基于STM32F103单片机设计一个数字电压表仿真设计。该设计应满足的功能要求为：

1、以STM32单片机为控制核心设计数字电压表；

2、可以测量0～3.3V输入电压值；

3、液晶屏LCD1602显示电压；

4、最小分辨率为0.1V，测量误差约为±0.1V。

主要硬件设备：STM32F103单片机

以下为本设计资料展示：

2.仿真

整体设计方案

本实验利用STM32单片机的ADC等资源，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进识别输入电压大小，LCD1602能够正确地显示。

测试如下所示：

仿真运行情况：

通过滑动变阻器改变输入电压，滑动变阻器100%，模拟信号输入理论值为3.3V。3.3V测试如下

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时钟
 	  
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//配置时钟
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;	//模拟输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PC4
}


void ADC_Config(void)
{
	

  ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;//ADC结构体变量//注意在一个语句快内变量的声明要放在可执行语句的前面，否则出错，因此要放在ADC1_GPIO_Config();前面
  ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//ADC1和ADC2工作在独立模式
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode =	DISABLE; //使能扫描
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//ADC转换工作在连续模式
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//由软件控制转换,不使用外部触发
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//转换数据右对齐
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//转换通道为1
  ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //初始化ADC
	
  ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
  //ADC1选择信道14,音序等级1,采样时间55.5个周期
//  ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1模块DMA
  ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//使能ADC1
	ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_EOC, ENABLE);
  ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
//  ADC_ResetCalibration(ADC1); //重置.（复位）.ADC1校准寄存器
//  while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//等待ADC1校准重置完成
//  ADC_StartCalibration(ADC1);//开始ADC1校准
//  while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));//等待ADC1校准完成
//  ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1软件开始转换
}

主函数

#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();	    	 //延时函数初始化	  	
	LCD1602_Init();				//LCD1602显示初始化
  ADC1_GPIO_Config();		//ADC引脚初始化
  ADC_Config();  				//ADC使能
	LCD1602_ShowStr(2,0,"adcvalue=0.0V",13);//LCD1602显示
	
	while(1)
	{
	b=ADC_GetConversionValue(ADC1);//得到ADC值
	temp=(float)b*(3.4/4096);
	//实际电压 =  （ADC_DR）/分辨率 *（正参考电压-负参考电压) 
	//正参考电压3.3V才对，但是做仿真需要改3.4V才准
	a=temp/1;
	c=temp*10;
	d=c%10;
	LCD_ShowNum(11,0,a);//显示个位
	LCD_ShowNum(13,0,d);//显示小数点后一位
	}
}

开题报告

基于STM32的简易数字电压表Proteus仿真设计
一、课题背景和目标

在电子工程中，数字电压表是一种常见的测量仪器，用于测量电路中的电压值。本课程大作业的目标是设计一个基于STM32单片机的简易数字电压表，并在Proteus仿真环境中进行验证。设计的主要功能包括：

以STM32单片机为控制核心，实现数字电压表的逻辑控制和数据处理。
测量0～3.3V的输入电压值，并实现电压的精确测量和显示。
使用液晶屏LCD1602显示电压值。
最小分辨率为0.1V，测量误差约为±0.1V。
通过本课程大作业的设计与仿真，旨在加深对STM32单片机应用、数字电压表原理以及Proteus仿真技术的理解和掌握。

二、研究方法

我们将采用理论研究与仿真实验相结合的方法，具体步骤如下：

理论研究：收集相关资料，了解STM32单片机、数字电压表和液晶屏LCD1602的工作原理和技术特点。
电路设计：在Proteus仿真软件中设计数字电压表的电路图，包括STM32单片机、电压输入电路、A/D转换器、液晶屏LCD1602等部分。
程序设计：使用C语言编写STM32单片机的程序，实现电压的测量、处理和显示。
仿真测试：在Proteus中运行程序，输入不同的电压值，观察液晶屏LCD1602的显示结果，验证数字电压表的功能和性能。
三、预期结果

通过上述研究方法，我们期望实现以下预期结果：

在Proteus仿真软件中成功构建数字电压表的电路图，各部分电路元件能够正确连接。
通过STM32单片机的程序实现0～3.3V的电压测量，并能够将测量结果显示在液晶屏LCD1602上。
液晶屏LCD1602能够正确显示电压值，最小分辨率为0.1V。
测量误差在±0.1V范围内，达到设计要求。
四、实验安排

本课程大作业预计需要一个月的时间完成。前两周主要用于理论研究和电路设计，第三周进行编程和调试，第四周进行仿真测试和结果分析。

五、实验材料和方法

实验材料包括：

STM32单片机。
A/D转换器。
液晶屏LCD1602。
Proteus仿真软件。
实验方法包括：

设计电路。
编写程序。
仿真测试。
六、实验步骤和数据记录

实验步骤如下：

在理论研究阶段，收集相关资料，了解STM32单片机、数字电压表和液晶屏LCD1602的工作原理和技术特点。
在Proteus中设计数字电压表的电路图，包括STM32单片机、电压输入电路、A/D转换器、液晶屏LCD1602等部分。
使用C语言编写STM32单片机的程序，实现电压的测量、处理和显示。
在Proteus中运行程序，输入不同的电压值，观察液晶屏LCD1602的显示结果，记录实验数据。
分析实验结果，判断数字电压表的功能和性能是否达到设计要求。
撰写报告，总结实验过程和结果。
数据记录包括：

记录实验过程中遇到的问题和困难。
记录液晶屏LCD1602的显示结果。
记录数字电压表的最小分辨率和测量误差。
七、实验结论与讨论

在实验结束后，我们将根据实验数据和结果进行分析和讨论，得出实验结论。可能的结论包括：

成功实现0～3.3V的电压测量和显示。
液晶屏LCD1602能够正确显示电压值，最小分辨率为0.1V。
测量误差在±0.1V范围内，达到设计要求。
在实验过程中遇到的问题和困难，以及如何解决这些问题和困难的经验和教训。
实验讨论将包括对实验过程中遇到的问题和困难的分析，以及对未来改进的建议和方向。

4. 设计报告

报告部分内容

二、主控制器选择

2.1 stm32f103芯片的概述

STM32单片机有很多个系列，其中包括基本型、USB基本型、增强型以及互联型几大系列，这写系列的STM32单片机都是具有性能高、功耗低、成本低等特点。其内部结构图如图 2.2所示：

图 2.2 STM32内部结构图

本课题采用的是STM32F103C8T6单片机芯片，这是是一款ARM M3内核的增强型微控制器，这款内核的工作频率是能够达到72MHz的，它拥有着128K字节的闪存和极其丰富的外设，如GPIO口，串口，定时器，中断，数模转换，实时时钟，看门狗，SPI，IIC，CAN总线等部分组成。STM32F103系列单片机的性能在同一个类别的产品中是最高的，它能够在-40°C -85°C温度下正常地进行工作，工作的电压范围为2V-3.6V，具有低功耗的节能工作模式，闪存存储器的容量为64K字节。