基于STM32的通用智能仪表设计与应用分析

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摘 要 在社会经济不断发展的大背景下，测控仪器仪表得到了快速的发展，测控逐渐向着立体化、智能化和全球化发展。智能仪表应用十分广泛，市场上也有很多种类，本文主要介绍一种常用的智能仪表，这种仪表以STM32作为控制器核心，以CAN为控制总线，结构较为简单，但是具有强大的功能性。

关键词 STM32；通用智能仪表；设计；分析

前言

仪表的智能化与处理器和微控制器不可分离，仪表测控系统由集中控制向分布式控制系统发展，仪表网络需要从传统的一主多从网络模式逐渐改变为多主多从的网络发展模式。在工业控制领域中，智能仪表工作环境较为恶劣，其周围是电磁环境复杂，网络抗干扰能力需要提高。另外，现场的总线是为了保证通行的质量，并满足网络中多主系统的要求。采用智能仪表与现场总线联合的分布式控制模式，可以促进智能仪表发挥自身的最大功效。

1 系统设计

STM32微型处理器所用内核为Cortex-M3，改處理器的外面接口较多，主频较高，是一种能够远程控制的仪器。CAN是控制总线，其广泛应用于很多行业，具有较强的可靠性和功能性[1]。CAN总线能够自出多主，通信率较高，以这种方式布置线路，可靠性和方便性大幅度增强，智能仪表的设计图如下：

2 关键硬件设计和应用

2.1 核心处理器设计

核心处理器采用STM32，内核是32位RISC，功能强大，工作频率较高，内部安装告诉的储存器，能够增强I/O的端口，同时能够连接两条APB的总线。与此同时，有3个12为的ADC，能够提供多种采样通道；DMA控制器拥有多个通道，能持的外设种类也很多；包含了4个16为的定时器和2个PWM定时器；有多个通信标准接口，适用于工业领域；带有4个灵活静态存储器控制器，能够支持SD卡、NOR等存储器。出了模拟输入I/O，气压管脚能够承受5V信号输入，供电范围宽，拥有能够编程的电压检测器，保证系统工作的稳定性和抗感染能力。该系统将稳定传感器与内部ADC直接连接，可以为检测期间周围的环境提供便利性。该系统最适合的温度为40℃-105℃之间，与工业生产应用需求一致。

2.2 CAN通信接口设计

SIM32系统自带CAN控制器，支持CAN2.0A与CAN2.0B协议，传输率较高，能有软件配置，且有优先级功能发送报文。加入是重要的应用，拥有可以支持时间发送模式的bxCAN硬件功能，可以用CTM1050实现。CTM1050是一种自带隔离作用的芯片收发器，能够把控制器上的逻辑电平快速转化为差分电平，可以隔离，能够实现保护自己的目的[2]。该芯片与ISO11898标准相符，能够连接高达110个点，能够用TVS官方防止总线过压，这种模块可以省掉两种隔离器，PCB面积减少，连接所有的节点，具有较强的功能性。

2.3 键盘设计

键盘的电路设计应该具有一定的独立性，以便提升CPU的工作效率。终端CPU查看管脚，并在此基础上读取键盘上的数据。CH451是键盘的控制芯片，在控制芯片中安装RC振荡电路，可以在键盘上实现8×8的扫描。另外，数据交换用串联接口和单片机进行，上电复位与看门狗可以被监控。如果键盘出现终端，则低电平可以输出。CH451有4线的高速串联接口以及4个信号线。键盘启用扫描后，DOUT为成为数据输出，是默认的高电平，可以提供串行类数据的DIN。当CH451在商店复位后，要在串行输入之前，先输出低电平脉冲，以便通知CH451在其上升沿加在位移寄存器的12为数据，作为操作命令分析。及LOAD的上升沿是串行数据帧完成的标志。在这个时候，位移寄存器的数据无论是多少，都会作为操作命令出现。当有按键按下时，按键对应的SIG管脚输入高电平；当没有按键按下时，SIG0-SIG7多倍下拉电阻拉到低电平。如果两次检测时按下的是同一个键，则DOUT会输出实行键盘中断。

2.4 抗干扰设计

每种电路中都含有两种信号，一是模拟信号，二是数字信号。两类中抗干扰能力最强的是数字信号，但是有较大的噪音。用5V电源输入，在输入端架设相应的去耦电容。STM32有各种各样的规格，具有较大的差别，VDD/VSS可以分为两种，一种是多组管脚，另一种是一组管脚，尽管其内部所有的VDD和VSS都是互相连接，但是芯片的外部也需要连接，这是因为导线太细，只是把内部线路连接的话，负载能力不高吗，抗干扰能力也不如从前。

3 结束语

基于STM32的通用智能仪表设计操作简单，能够为人们带来更多的边界，本文通过分析其设计与应用，希望能够发挥其最大功效，将其广泛应用于各个行业中。与此同时，人们要注意到智能仪表器的发展空间仍然很大，希望研究者们不断努力，研发出更加便利的智能仪表器。

参考文献

[1] 卢宇帅.基于STM32的通用智能仪表设计及实现[J].中小企业管理与科技，2015，（25）：215-215.

[2] 张亮，程明霄，朱增伟，等.基于STM32和μC/OS-Ⅱ的智能在线分析平台的研究[J].仪表技术与传感器，2015，（1）：44-47.