基于STM32单片机的多路数据采集系统设计

基于 STM32F0的多功能数据采集控制板系统设计徐岳清【摘要】基于以 STM32F0单片机为核心的多功能数据采集板，可以采集8路模拟量，并提供8路开关量输入和8路开关量输出，采集板通过串口 RS-232C 将采集的数据传给上位机。

本文首先介绍了 STM32F0处理器的特点，然后介绍了数据采集板的硬件原理，并对硬件设计方面的难点做了详细分析，接着介绍了系统所使用的串口通信协议，最后根据实际应用效果对该数据采集板的应用前景做了分析和展望。

% This paper introduces a kind of multifunctional data acquisition board which uses STM32F0 microcontroller as the core. This acquisition board can collect 8 analog signals, 8 input and output digital signals. The board transmits the acquired data to the upper computer by the serial communication of RS-232C. First, this paper introduces the characte-ristics of the STM32F0 processor, and then introduces the hardware principle of the data acquisition boards, analyses the difficulties of hardware design, and introduces the serial communication agreement used by the system. According to the application effect of the data acquisition boards, the paper analyses and looks forward to the application prospect.【期刊名称】《安徽电子信息职业技术学院学报》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P22-25,88)【关键词】STM32F0;单片机;嵌入式;数据采集;串口通信【作者】徐岳清【作者单位】无锡机电高等职业技术学校, 江苏无锡 214000【正文语种】中文【中图分类】TP202近年来，随着环保意识的增强，用于环保监控领域的多功能数据采集板和其应用受到了越来越广泛的关注，数据采集板本身也有了迅速的发展，同时也应用于多种领域。

基于STM32单片机的多路数据采集系统设计The Design Of Multi-channel Data Acquisition SystemBased On STM32中国地质大学（北京）指导教师2013.3.31摘要本文是基于ARM Cortex-M3的STM32系列嵌入式微控制器的应用实践，介绍了基于STM32单片机的数据采集的硬件设计和软件设计，数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有着非常重要的作用。

本文介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机。

数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机STM32来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括A/D 模数转换模块，显示模块，和串行接口部分。

该系统从机负责数据采集并应答主机的命令。

输入数据是由现场模拟信号产生器产生，8 路被测电压再通过模数转换器ADC0809进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据传输到上位机，由上位机负责数据的接受、处理和显示，并用LCD数码显示器来显示所采集的结果。

软件部分应用Keil uVision4 通过C++编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。

关键词：数据采集89C52 单片机ADC0809 Keil uVision4AbstractThis article is an applicati on of STM32 series embedded ARM con troller basedon Cortex-M3 and it describes the hardware desig n and software desig n of thedata on which based on signal-chip microcomputer .The data collection system is the link between the digital domain and analog domain. It has an veryimportant function. The introductive point of this text is a data to collectthe system.The hardware of the system focuses on sig nal-chipmicrocomputer.Data collecti on and com muni cation con trol use modular desig n.The data collected to con trol with corresp ondence to adopt a mach ine 8051to carry out. The part of hardware ' s core is STM32, is also includes A/D con versi on module, display module, and the serial in terface. Slave machi ne is resp on sible for data acquisiti on and an sweri ng the host machi ne.8 roads were measured the electric voltage to pass the in gen eral use mold-few conversion of ADC0809,the realization carries on the conversion that imitatesto measure the nu meral to measure towards the data that collect .The n send the data to the host machi ne.the host machi ne is resp on sible for data and display, LED digital display is resp on sible display the data. The softwareis partly programmedwith C++ of the Keil uVision4. The software can realize the fun cti on of mon itori ng and con trolli ng the whole system. It desig ns much program like data-acquisition treatment,data-display and data-communication ect.Keyword: data acquisitio n AT89C52 ADC0809 Keil uVisio n4目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景及其目的意义 (1)1.2 国外研究现状 (2)1.3 该课题研究的主要容容 (3)第二章数据产生 (4)2.1 现场模拟信号产生器 (4)2.2基于LM331的电压频率转换 (4)2.3基于LM331的频率电压转换 (5)第三章数据采集 (7)3.1 数据采集系统 (7)3.2 方案论证 (8)3.2.1 A/D 模数转换的选择 (8)3.2.2 单片机的选择 (8)3.2.3 显示部分 (8)3.2.4 八路数据采集器 (9)第四章硬件部分 (10)4.1 主机部分 (10)4.1.1 单片机 (10)4.1.2 LCD 显示器 (11)4.2 模数转换器ADC0809 (12)第五章软件部分 (16)5.1 简介Keil Uvision4 (16)5.2 本系统所用程序代码 (16)参考文献 (19)第一章绪论1.1 研究背景及其目的意义近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。

基于STM32F103单片机的数据采集系统设计摘要本文设计了一个基于STM32F103单片机的数据采集系统，该系统可以采集并存储来自传感器的各种类型的数据，并将其通过串口传输给上位机进行进一步的处理和分析。

在系统设计过程中，我们使用了C 语言作为主要的开发语言，并使用了开发工具Keil uVision5进行开发和调试。

使用硬件电路实现传感器接口，可以自适应支持多种传感器，如温湿度传感器，光照传感器等。

通过实际测试，本系统能够稳定地采集数据，并提供高效的数据传输速度和数据处理能力。

关键词：STM32F103、数据采集、传感器接口、串口传输AbstractThis article designs a data acquisition system based on STM32F103 microcontroller, which can collect and store various types of data from sensors, and transmit them to the upper computer for further processing and analysis through serial port. In the process of system design, we use C language as the main development language and use Keil uVision5 as the development and debugging tool. Using hardware circuits to implement sensor interfaces, it can adaptively support multiple sensors such as temperature and humidity sensors, light sensors, etc. Through actual testing, this system can stably collect data and provide high-speed data transmission and processing capabilities.Keywords: STM32F103, data acquisition, sensor interface, serial transmission1.引言随着传感器技术的不断发展，越来越多的数据采集应用得到了广泛的应用。

基于STM32单片机的多路数据采集系统设计毕业设计摘要：本篇设计主要以STM32单片机为核心，设计了一个多路数据采集系统。

该系统能够实现多路模拟量和数字量信号的采集和显示，并通过串口与上位机进行通信，实现数据上传和控制。

设计中使用了STM32单片机的AD转换功能实现模拟量信号的采集，使用GPIO口实现数字量信号的采集，通过串口与上位机进行通信。

经过实验验证，该系统能够稳定地采集多路数据，并实现远程数据传输和控制功能，具有较高的可靠性和实用性。

关键词：STM32单片机，数据采集，模拟量信号，数字量信号，上位机通信一、引言随着科技的发展，数据采集系统在工业控制、环境监测、生物医学等领域得到了广泛的应用。

数据采集系统可以将现实世界中的模拟量信号和数字量信号转换为数字信号，并进行处理和存储。

针对这一需求，本文设计了一个基于STM32单片机的多路数据采集系统。

二、设计思路本系统的设计思路是通过STM32单片机实现多路模拟量和数字量信号的采集和显示，并通过串口与上位机进行通信，实现数据上传和控制。

该系统采用了模块化设计方法，将系统分为采集模块、显示模块和通信模块。

1.采集模块采集模块通过STM32单片机的AD转换功能实现模拟量信号的采集，通过GPIO口实现数字量信号的采集。

通过在程序中设置采样频率和采样精度，可以对不同类型的信号进行稳定和准确的采集。

2.显示模块显示模块通过LCD显示屏显示采集到的数据。

通过程序设计，可以实现数据的实时显示和曲线绘制，使得用户可以直观地观察到采集数据的变化。

3.通信模块通信模块通过串口与上位机进行通信。

上位机通过串口发送控制命令给STM32单片机，实现对系统的远程控制。

同时，STM32单片机可以将采集到的数据通过串口发送给上位机，实现数据的远程传输。

三、实验结果与分析通过实验验证，本系统能够稳定地采集多路模拟量和数字量信号，并通过串口与上位机进行通信。

系统能够将采集到的数据实时显示在LCD屏幕上，并通过串口传输给上位机。

基于单片机的多路数据采集系统设计摘要数据采集是指从带有模拟、数字被测单元的传感器或者其他设备中对非电量或电量信号进行自动采集，再送到上位机中进行分析和处理。

近年来，众人时刻关注着数据采集及其应用的发展和市场形势。

广大人们的关注使得数据采集系统的发展有了质的飞跃，它被广泛用于各种数字市场。

本文介绍了数据采集的相关概念和基本原理，设计了基于STM32F407的多路数据采集系统的硬件和软件的实现方法及实现过程，并经过调试完成其主要功能和主要技术指标。

硬件部分包括：主控电路、信号采集处理电路、TFT液晶显示电路、SD 卡存储电路、串口通讯电路。

实现过程是以STM32F407为控制核心，通过模数转换器，实时对输入信号进行采样，得到一串数据流，通过控制器的处理实现数据的采集和显示。

软件部分包括：信号采集分析算法、嵌入式操作系统移植、UC-GUI人机交互界面设计、文件管理系统移植。

主要实现了对采集数据的存储和分析，频率和幅值的计算，液晶屏的控制和界面显示。

程序是在keil uVision的集成开发环境中用C语言写成的，编程具有模块化的特点，因此可读性比较高，维护成本较低。

最后，用Altium designer（DXP）设计了数据采集系统的原理图，并制作了PCB电路板。

在实验室里制作了数据采集系统并进行了系统调试，经过调试，达到了所应该实现的功能和技术指标。

关键词：多路数据采集，STM32F407，液晶显示MULTI-CHANNEL DATA ACQUISITION SYSTEMBASED ON SINGLE CHIP DESIGNABSTRACTData acquisition is the automatic acquisition of non electric or electric quantity signals from sensors and other devices, such as analog and digital.In recent years, data acquisition and its application has gradually become the focus of attention. Therefore, the data acquisition system has been rapid development, it is widely used in various fields.The software part includes: signal acquisition and the embedded operating system transplant, UC-GUI man-machine interface design. Mainly realizes the storage and analysis of the collected data, calculate the frequency and am plitude of the LCD screen display and control interface. The program is written by C language in the integrated development environment KEIL uVision and modular programming makes the program readable and easy maintenance features Finally, using designer Altium to design and manufacture the digital oscilloscope circuit board PCB. In the laboratory, the digital oscilloscope has been made and the system has been debugged. After debugging, it has achieved the function and technical index that should be realized.KEY WORDS： Multi-channel data acquisition，STM32F407，liquid-crystal display目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1研究背景及其目的意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3研究的主要内容 (2)2系统总体方案设计 (4)2.1系统总体设计方案 (4)2.2系统总体框图 (4)2.3硬件系统方案设计 (4)2.3.1单片机的选择 (5)2.3.2信号衰减和放大电路 (5)2.3.3A/D模数转换器的选择 (6)2.3.4显示部分 (6)2.4软件系统方案设计 (6)2.5本章小结 (7)3硬件电路设计 (8)3.1电源部分 (8)3.2信号调理部分 (10)3.3信号采样 (12)3.4系统控制部分 (12)3.5本章小结 (14)1绪论1.1研究背景及其目的意义最近几年，众人时刻关注着数据采集及其应用的发展和市场形势。

基于STM32单片机的多路数据采集系统设计毕业设计本文将设计一种基于STM32单片机的多路数据采集系统。

该系统可以实现多个输入信号的采集和处理，在电子仪器、自动化控制、工业检测等领域具有广泛的应用前景。

首先，我们需要选择合适的STM32单片机作为系统的核心处理器。

STM32系列单片机具有低功耗、高性能和丰富的外设资源等优点，非常适合用于嵌入式数据采集系统的设计。

在选取单片机时，要考虑到系统对于处理速度、存储容量和外设接口的需求，以及预算等因素。

其次，我们需要设计合适的外部电路来连接待采集的信号源。

常用的信号源包括温度传感器、光敏电阻、加速度传感器等。

我们可以使用适当的模拟电路将这些信号转换为STM32单片机能够接收的电平。

此外，还可以考虑使用模数转换芯片来实现对多路模拟信号的高速采集。

接下来，我们需要设计软件算法来对采集到的数据进行处理。

在数据采集系统中，常见的算法包括滤波、数据压缩、数据存储等。

通过滤波算法可以去除噪声，提高信号的质量；数据压缩可以减少数据存储和传输的空间；数据存储可以将采集到的数据保存在存储介质中以供后续分析。

最后，我们需要设计用户界面以便用户能够方便地操作系统。

可以使用LCD屏幕和按键等外设来实现用户界面的设计。

用户界面应该直观简洁，提供友好的操作和显示效果，方便用户进行数据采集和系统设置。

综上所述，基于STM32单片机的多路数据采集系统设计需要考虑到硬件电路和软件算法的设计，以及用户界面的设计。

通过合理的设计和实现，可以实现多路信号的高速采集、滤波处理和存储，为电子仪器、自动化控制和工业检测等领域提供可靠的数据支持。

基于STＭ32单片机的数据采集系统————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：１课程设计要求基于STM32单片机实现一个数据采集系统,具有数据采集、显示、传输、存储、分析这几个功能。

具体为以下几个功能：一、系统上电启动,4个LEＤ灯闪烁1秒,OＬED屏显示学号、姓名和杭电ＬＯＧＯ,保持1秒后进入主界面,显示系统名称和功能菜单。

通过K１/K2上下选择功能，K3确定进入功能界面。

在所有功能界面，默认K4返回主界面。

二、功能１为系统测试界面,４个LED灯显示流水灯，OLED屏以图形方式显示测试内容，内容包括4个LED灯状态、4个按键状态、ＡＤ采样数据、陀螺仪传感器原始数据。

单页显示不下时通过K1、Ｋ２上下翻页。

LED与按键状态可用图形或图片进行显示，ＡD采样数据以及MＰU605０数据可使用柱状图结合文字显示。

三、功能２为陀螺仪姿态解算界面,OLED显示内容为解算出的ＭPＵ6０50姿态角数据（pｉｔｃh俯仰角、ｒoll横滚角和yaw航向角）,精确0.１°，并能以其中的某个角度控制4个LED灯的亮度（100%-0%亮度可调)。

四、功能3为数据传输界面,除了定时向两个串口发送数据，OLED显示内容为:定时发送时间间隔（0.01-1秒）、发送数据格式、发送计数(累计发送数据帧)、接收字节计数。

可使用K１调整发送时间间隔，Ｋ2切换上传数据格式,K3启动或暂停上传数据。

五、设计安卓移动端AＰＰ软件，能接受单片机通过蓝牙模块上传的数据，并提取出数据帧中的有效数据显示在设备界面中。

显示内容包括:4个LＥD 灯状态、4个按键状态、AD采样数据或采样电压值、陀螺仪6轴原始数据及解算姿态角度。

六、没有安卓设备的同学,可用PC端自编软件替代,接收单片机通过UＳＢ串口上传的数据,完成第五项内容要求。

2 系统方案设计(框图、原理图)硬件系统组成：1.单片机:ＳＴM3２Ｆ10３C8T6，8MHz晶振2.UＳB转串口芯片：PL23０3SＡ3．LＤO电源：AMS1１1７，５V输入3.3V输出4.LＥD×4，加１个电源显示5.按键×４,加1个复位按键６．精密可调电阻10KΩ7.ＩＩC接口６轴陀螺仪传感器:MPＵ-60508.IIC接口0．9６寸1２８ｘ6４点阵单色OLＥD9.ＨC0５蓝牙2.0通信模块系统框图:通过AD软件绘制原理图:软件系统:1.ＳTM32 开发的集成开发环境（ＩDE):KEIＬ(ARＭ)公司提供的MＤK2.采用HAL＋ＳTM３2CｕbeMX 的组合来替代寄存器操作或者使用标准外设库的开发方式3.STM３2 的软件调试下载,常见的方法有串口ISP 下载和调试器(仿真器）下载两种。

开题报告电气工程及其自动化基于单片机的多路数据采集系统设计一、课题研究意义及现状由于数据采集系统的应用越来越宽，所涉及到的测量信号和信号源的类型越来越多，低测量的要求也越来越高，国内现在已有不少测量和采集的系统，但很多系统存在功能的单一、采集通道少、操作复杂，并且对测试环境要求较高等问题。

人们需要一种应用广泛、性价比高的数据采集系统。

在现实中要通过计算机对现实世界中的信息进行处理和显示，首先必须将计算机和现实世界联系起来，这需要将真实世界中的各种信号（称为模拟信号）转化为计算机可以识别、存储的信号（称为数字信号），这一过程即是数据采集。

数据采集技术是以前端的模拟信号处理、模拟信号数据化、数据信号处理和计算机控制技术等高科技为基础而形成的一门综合技术。

它在许多领域得到了广泛的应用。

数据技术促进了上述这些领域的发展，而反过来又对数据向埃及系统提出了愈来愈高的要求。

一个大型的数据采集系统由以下几个部分组成：数据测量、数据采集、数据传送、数据存储、数据处理、数据分析和数据显示等。

数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能是别的数字信号，并送到计算机，然后将计算机得到的数据进行显示或打印，以便识别对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。

数据采集系统性能的好坏，主要取决去它的精度和速度。

在保证精度的前提下，应有尽可能高的采样速度。

以满足实时采集、实时处理和实时控制对速度的要求。

目前数据采集系统以得到广泛的应用到测量、监控、诊断、科学试验等各个领域中。

近二十年来，数据采集技术得到了飞速的发展，在形式上由原来的专用的测试仪器到现在使用微机的虚拟仪器；采集的分辨率从4位、8位到现在的24位分辨率；采集的速率从几Kbps到现在的最高已达到2GKbps，记录设备从原来的手记，纸带的模拟或数字记录到磁带记录，到现在的硬盘记录，磁盘记录。

二、课题研究的主要内容和预期目标设计一个基于单片机的多路数据采集系统，主控器采用AT89C51单片机，能对50米以外的各路数据，通过串行传输线进行采集和显示。