揭秘STM32多路电压测量电路 —电路图天天读（62）

　　是德曾率先推出 3GPP LTE 设计自动化、信号生成和信号分析等工具，最近又推出了协议测试和网络信令分析解决方案。数据采集技术是信息科学的重要分支之一，数据采集也是从一个或多个信号获取对象信息的过程。数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。电压的测量最为普遍性，研究设计并提高电压测量精度的方法及仪器具有十分重要的意义。在电压测量设计中，单片机作为控制器，是整个设计的核心。除此之外，设计中还必须有模数转换器（ADC）。ADC用于直接采集模拟电压并将模拟信号转换成数字信号，它直接影响着数据采集的精度和速度。

　　ADC控制电路模块

　　STM32的数字/模拟转换模块（DAC）是12位数字输入，电压输出的数字/模拟转换器。本设计中使用DAC来控制ADC匹配电路的增益。在打开DAC模块电源和配置好DAC所需GPIO的基础上，往DAC通道的数据DAC_DHRx寄存器写入数据，如果没有选中硬件触发，存入寄存器 DAC_DHRx的数据会在一个APB1时钟周期后自动传至寄存器DAC_DORx.一旦数据从DAC_DHRx寄存器装入DAC_DORx寄存器，在经过一定时间之后，输出即有效，这段时间的长短依电源电压和模拟输出负载的不同会有所变化。

　　为了扩大测量范围和测量精度，本设计在STM32的ADC前加入匹配电路。在ADC控制电路中，输入信号先经过射极电压跟随电路，然后经过分压电路，使输入信号满足AD603的输入要求。然后再经过射极电压跟随电路，输入ADC输入端。AD603的控制输入使用STM32的DAC，可以满足增益的要求。匹配电路以AD603为核心。AD603为单通道、低噪声、增益变化范围线性连续可调的可控增益放大器。带宽90MHz时，其增益变化范围为-10dB~+30dB;带宽为9M时范围为10~50dB.将 VOUT与FDBK短路，即为宽频带模式（90MHz宽频带），AD603的增益设置为-11.07dB~+31.07dB.AD603的5、7脚相连，单片AD603的可调范围为-10dB~30dB.AD603的增益与控制电压成线性关系，其增益控制端输入电压范围为±500mv，增益调节范围为 40dB，当步进5dB时，控制端电压需增大：

　　ADC匹配电路的电路图如图2所示。

　　SD卡驱动电路

　　本设计中使用的SD卡为MicroSD，也称TF卡。MicroSD卡是一种极细小的快闪存储器卡，主要应用于移动电话，但因它的体积微小和储存容量的不断提升，现在已经使用于GPS设备、便携式音乐播放器、数码相机和一些快闪存储器盘中。MicroSD卡与SD卡一样，有SPI和SDIO两种操作时总线。SPI总线相对于SDIO总线接口简单，但速度较慢。我们使用SDIO模式。MicroSD卡在SDIO模式时有4条数据线。其实，MicroSD在SDIO模式时有1线模式和4线模式，也就是分别使用1根或4根数据线。当然，4线模式的速度要快于1线模式，但操作却较复杂。本设计中使用的是SDIO的4线模式。MicroSD卡的硬件连接图如图3所示。

　　触摸屏电路

　　本设计在测量的通道和显示设置上，除了使用按键设置，还使用触摸屏进行设置。触摸屏使用芯片TSC2046控制，其硬件连接图如图4所示。

　　在图4中，TSC2046可以采集触摸屏的点坐标，从而确定触摸的位置，进行人机交互。STM32单片机通过SPI总线与TSC2046通信，可以得到触摸信息。本设计使用触摸屏进行测量通道数的设置和测量速度的设置。
电子发烧友网技术编辑点评分析：

　　STM32在速度、功耗方面性能都更加优越，并且STM32价格较低，在成本上也有优势。适合于控制电子设备的设计。使用12位ADC，能够满足一定的测量精度，对于较高的测量要求，则需要使用更高精确度的ADC。但是使用高精度 ADC和DSP芯片，将很大的增加开发成本。本设计方案完成了多路电压测量的各项功能，但是还需要在使用中检测其稳定可靠性，以使设计更加完善。
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