揭秘STM32多路電壓測量電路 —電路圖天天讀（62）

　　是德曾率先推出 3GPP LTE 設計自動化、信號生成和信號分析等工具，最近又推出了協議測試和網絡信令分析解決方案。數據采集技術是信息科學的重要分支之一，數據采集也是從一個或多個信號獲取對象信息的過程。數據采集是工業控制等系統中的重要環節，通常采用一些功能相對獨立的單片機系統來實現，作為測控系統不可缺少的部分，數據采集的性能特點直接影響到整個系統。電壓的測量最為普遍性，研究設計并提高電壓測量精度的方法及儀器具有十分重要的意義。在電壓測量設計中，單片機作為控制器，是整個設計的核心。除此之外，設計中還必須有模數轉換器（ADC）。ADC用于直接采集模擬電壓并將模擬信號轉換成數字信號，它直接影響著數據采集的精度和速度。

　　ADC控制電路模塊

　　STM32的數字/模擬轉換模塊（DAC）是12位數字輸入，電壓輸出的數字/模擬轉換器。本設計中使用DAC來控制ADC匹配電路的增益。在打開DAC模塊電源和配置好DAC所需GPIO的基礎上，往DAC通道的數據DAC_DHRx寄存器寫入數據，如果沒有選中硬件觸發，存入寄存器 DAC_DHRx的數據會在一個APB1時鐘周期后自動傳至寄存器DAC_DORx.一旦數據從DAC_DHRx寄存器裝入DAC_DORx寄存器，在經過一定時間之后，輸出即有效，這段時間的長短依電源電壓和模擬輸出負載的不同會有所變化。

　　為了擴大測量范圍和測量精度，本設計在STM32的ADC前加入匹配電路。在ADC控制電路中，輸入信號先經過射極電壓跟隨電路，然后經過分壓電路，使輸入信號滿足AD603的輸入要求。然后再經過射極電壓跟隨電路，輸入ADC輸入端。AD603的控制輸入使用STM32的DAC，可以滿足增益的要求。匹配電路以AD603為核心。AD603為單通道、低噪聲、增益變化范圍線性連續可調的可控增益放大器。帶寬90MHz時，其增益變化范圍為-10dB~+30dB;帶寬為9M時范圍為10~50dB.將 VOUT與FDBK短路，即為寬頻帶模式（90MHz寬頻帶），AD603的增益設置為-11.07dB~+31.07dB.AD603的5、7腳相連，單片AD603的可調范圍為-10dB~30dB.AD603的增益與控制電壓成線性關系，其增益控制端輸入電壓范圍為±500mv，增益調節范圍為 40dB，當步進5dB時，控制端電壓需增大：

　　ADC匹配電路的電路圖如圖2所示。

　　SD卡驅動電路

　　本設計中使用的SD卡為MicroSD，也稱TF卡。MicroSD卡是一種極細小的快閃存儲器卡，主要應用于移動電話，但因它的體積微小和儲存容量的不斷提升，現在已經使用于GPS設備、便攜式音樂播放器、數碼相機和一些快閃存儲器盤中。MicroSD卡與SD卡一樣，有SPI和SDIO兩種操作時總線。SPI總線相對于SDIO總線接口簡單，但速度較慢。我們使用SDIO模式。MicroSD卡在SDIO模式時有4條數據線。其實，MicroSD在SDIO模式時有1線模式和4線模式，也就是分別使用1根或4根數據線。當然，4線模式的速度要快于1線模式，但操作卻較復雜。本設計中使用的是SDIO的4線模式。MicroSD卡的硬件連接圖如圖3所示。

　　觸摸屏電路

　　本設計在測量的通道和顯示設置上，除了使用按鍵設置，還使用觸摸屏進行設置。觸摸屏使用芯片TSC2046控制，其硬件連接圖如圖4所示。

　　在圖4中，TSC2046可以采集觸摸屏的點坐標，從而確定觸摸的位置，進行人機交互。STM32單片機通過SPI總線與TSC2046通信，可以得到觸摸信息。本設計使用觸摸屏進行測量通道數的設置和測量速度的設置。
電子發燒友網技術編輯點評分析：

　　STM32在速度、功耗方面性能都更加優越，并且STM32價格較低，在成本上也有優勢。適合于控制電子設備的設計。使用12位ADC，能夠滿足一定的測量精度，對于較高的測量要求，則需要使用更高精確度的ADC。但是使用高精度 ADC和DSP芯片，將很大的增加開發成本。本設計方案完成了多路電壓測量的各項功能，但是還需要在使用中檢測其穩定可靠性，以使設計更加完善。
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