基于labview與stm32的實(shí)時(shí)電壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉葉鋒

（廣西科技師范學(xué)院，廣西來(lái)賓，546100）

0 引言

本文采用信息化的手段，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的采集電壓，并且在上位機(jī)進(jìn)行顯示，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)突發(fā)的電壓異常，排除安全隱患。

1 實(shí)時(shí)電壓檢測(cè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)

本系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)構(gòu)成[1]，上位機(jī)包括PC端顯示，下位機(jī)包括電源模塊、主控芯片、AD模塊、串口模塊、電壓檢測(cè)探針。系統(tǒng)通過(guò)電壓檢測(cè)探針檢測(cè)電壓點(diǎn)位，然后AD模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，主控芯片進(jìn)一步處理后，通過(guò)串口傳送到上位機(jī)顯示。實(shí)時(shí)電壓檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 實(shí)時(shí)電壓檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 下位機(jī)設(shè)計(jì)

2.1 下位機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

控制電路主要由stmf103主控芯片，復(fù)位電路，下載電路，電源電路，串口電路，啟動(dòng)模式選擇電路幾部分電路構(gòu)成，控制電路圖如圖2所示。

圖2 控制電路圖

下載電路這里采用的JTAG接口，STM32還有SW接口，且SW接口所需的管腳更加少，SW接口和JTAG接口可以共用，這里只需要接上JTAG選擇SWD模式即可。

2.2 下位機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

下位機(jī)主要負(fù)責(zé)電壓的采集和數(shù)據(jù)的預(yù)處理，主控芯片在接收到上位機(jī)發(fā)出的開(kāi)始采集命令后，首先對(duì)命令進(jìn)行判斷，在程序中已經(jīng)預(yù)先設(shè)定好開(kāi)始采集和結(jié)束采集命令所對(duì)應(yīng)的字符分別是0x7a和0x88，必須字符正確才能開(kāi)始采樣，命令正確后，stm32利用內(nèi)部的12位AD采集數(shù)據(jù)[2]，由于這里AD是12位AD，為了數(shù)據(jù)處理方便，這里利用過(guò)采樣技術(shù)將12位提升到16位，每提高一位AD分辨率，需要增加4倍的采樣率，即增加4位，也就是需要增加256倍采樣率，所以這里采用256次循環(huán)采樣，循環(huán)采樣的次數(shù)通過(guò)TIM3的時(shí)間定時(shí)器中斷來(lái)控制，每256次采樣累加的結(jié)果求平均后算做一次采樣值[3]。下位機(jī)控制流程圖如圖3所示。

圖3 下位機(jī)控制流程圖

3 上位機(jī)設(shè)計(jì)

上位機(jī)主要完成和下位機(jī)的對(duì)接，以及接受數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)。上位機(jī)程序流程圖如圖4所示。

在圖4中，上位機(jī)和下位機(jī)初始化的過(guò)程[4]，就是上位對(duì)接下位機(jī)的過(guò)程，在對(duì)接程序中，也選擇使用特殊字符進(jìn)行對(duì)接，在上位機(jī)發(fā)出開(kāi)始采集命令后，首先向串口空間發(fā)送0x63，下位機(jī)查詢到上位機(jī)發(fā)出0x63后，返回0x63和0x70，上位機(jī)查詢到0x63和0x70則返回串口索引。根據(jù)返回的串口索引識(shí)別到被連接的串口后，向指定串口發(fā)送0x7a，下位機(jī)收到0x7a后，開(kāi)始數(shù)據(jù)采集，并把數(shù)據(jù)送入串口空間，上位機(jī)不斷的從串口空間讀出數(shù)據(jù)，由于讀出的數(shù)據(jù)是字符串的形式，這里我們先轉(zhuǎn)換為數(shù)值，然后再除以AD的分辨率得到電壓值，最后用波形實(shí)時(shí)顯示[5]出來(lái)。

圖4 上位機(jī)程序流程圖

4 系統(tǒng)調(diào)試

由于系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后，先檢測(cè)下位機(jī)是否初始化成功，所以需要先啟動(dòng)下位機(jī)開(kāi)發(fā)板，然后再運(yùn)行上位機(jī)，測(cè)試電壓的時(shí)候只需要把探針?lè)胖玫叫枰獪y(cè)試的電壓點(diǎn)位即可，觀察上位機(jī)界面是否能實(shí)時(shí)顯示電壓的波動(dòng)變化，上位機(jī)電壓顯示界面如圖5所示。

圖5 上位機(jī)電壓顯示界面

啟動(dòng)下位機(jī)后，運(yùn)行上位機(jī)labview，點(diǎn)擊開(kāi)始采集則能收到下位機(jī)實(shí)時(shí)發(fā)送上來(lái)的數(shù)據(jù)，在波形顯示的同時(shí)，給出實(shí)際電壓值和串口接受的數(shù)據(jù)，可以方便用戶清晰的看到當(dāng)前的電壓值變化情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章以stm32f103作為主控制器，結(jié)合labview實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)顯示，stm32作為主控制器，利用內(nèi)部的AD模塊進(jìn)行電壓的采集，然后把采集的數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送給labview設(shè)計(jì)的上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示，stm32穩(wěn)定可靠低價(jià)，labview開(kāi)發(fā)快速，拓展簡(jiǎn)單，界面直觀，結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)可以很好的幫助用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的電壓波動(dòng)，提早發(fā)現(xiàn)異常，防患于未然。該系統(tǒng)有這較低的成本，和良好的可靠性，適合應(yīng)用的場(chǎng)景廣泛，有一定的社會(huì)意義和使用價(jià)值。