【履带车辆载荷检测系统的硬件和软件设计案例3400字】

-[23]。串口电路原理图由于单片机输出的电压时TTL电平，而上位机输出RS232电平，因此需要电平转换电路，本文选用max232芯片完成CC2430与上位机的通信，max232芯片电路图如图3.6所示。图3.6：电平转换电路本章小结本章主要介绍了电源电路、放大电路、单片机及其周围电路和无线传输电路的具体设计，主要包括以下内容：(1)具体电源供电电路的设计；(2)放大电路的计算、设计以及所用元器件的介绍；(3)单片机主控芯片的介绍，所用到引脚的功能介绍和详细电路图设计；(4)无线收发模块选用芯片的介绍，所用引脚功能介绍和详细电路图设计；(5串口通信原理图设计。系统软件设计编程软件介绍完成系统硬件部分的设计后若想实现其具体功能离不开软件程序的设计，软件主要完成的功能是将单片机采集到的电压信号进行A/D转换并完成无线传输。本文软件部分的编写使用Keil5软件。Keil软件不仅具有十分丰富的库函数，可以通过简单的库函数调用实现用户想要实现的功能，并且Keil软件还拥有十分完善的系统调试、和仿真功能，可以通过软件的单步运行检查系统软件各个步骤是否使得硬件实现相应的功能。对工程的开发和调试带来了极大的便利，将Keil软件编译通过生成的hex文件烧录给单片机即可完成软件部分的设计。Keil软件开发界面如图4.1所示。图4.1：Keil软件开发界面A/D转换程序设计Analog-to-DigitalConverter(ADC)是指模/数转换器。是指将连续的模拟信号转化为离散的数字信号，本文采用的ADC是单片机STM32F103C8T6自带的12位ADC，其具有以下几个特点：有2个ADC控制器；有16个外部通道；有2个内部通道；支持单次转换模式；支持连续转换模式；通道0到通道n的自动扫描模式；ADC转换范围：0-3.6V。ADC工作原理框图如图4.2所示，其工作流程图如图4.3所示。由ADCCLK为ADC提供时钟信号，本文用ADC通道4即PA4引脚将模拟电压输入，并通过规则通道完成A/D转换，并将转换结果储存在ADCH和ADCL两个寄存器中。图4.2：ADC工作框图图4.3：ADC工作流程图AD转换程序如下图4.4和图4.5所示所示：图4.4：AD转换程序图4.5：AD转换程序无线传输程序设计由于通常我们需要的信号都是一些低频信号，但是这种信号往往无法进行无线传输，因此需要一个高频的载波来提高低频信号的发射效率。CC2430芯片中有一个低噪声放大器（LAN），它可以将低频信号调频后发送。无线接收模块将接收频率设置为与发射信号相同的频率即可将无线信号解调并且储存在一个128K的接收缓存器（FIFO）中。并且这些模块需要在同一个无线局域网下进行信号传输。当无线接收模块接收到信号后，通过PA9和PA10两个引脚将信号传输给上位机。无线收发模块的工作流程图如图4.6和图4.7所示，系统程序如图4.8和图4.9所示。图4.6：无线发射流程图图4.7无线接收流程图图4.8：无线发射程序图4.8：无线接收程序串口通信程序设计在单片机主控芯片和CC2430芯片以及最后无线接收模块与上位机之间要通过USART(通用同步异步收发器)完成通信，在USART通信模式中，USART通信具有以下几个特点：全双工同步异步通信；分数波特率发生器系统，提供精确的波特率；可编程数据长度；可配置的使用DMA多缓冲器通信；单独的发送器和接收器使能位；检测标志。工作时通过将芯片的tx和rx引脚分别于串口的rxd和txd引脚连接，并设置好相同的波特率、输入方式、奇偶校验方式和数据位数即可完成通信。而由于USART只能传输8位数据，而选用的模数转换是12位的ADC