劉葉鋒

（廣西科技師范學(xué)院，廣西來賓，546100）

0 引言

本文采用信息化的手段，實現(xiàn)了實時的采集電壓，并且在上位機進行顯示，可以及時的發(fā)現(xiàn)突發(fā)的電壓異常，排除安全隱患。

1 實時電壓檢測系統(tǒng)的整體架構(gòu)

本系統(tǒng)主要由上位機和下位機構(gòu)成[1]，上位機包括PC端顯示，下位機包括電源模塊、主控芯片、AD模塊、串口模塊、電壓檢測探針。系統(tǒng)通過電壓檢測探針檢測電壓點位，然后AD模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，主控芯片進一步處理后，通過串口傳送到上位機顯示。實時電壓檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 實時電壓檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 下位機設(shè)計

2.1 下位機控制電路設(shè)計

控制電路主要由stmf103主控芯片，復(fù)位電路，下載電路，電源電路，串口電路，啟動模式選擇電路幾部分電路構(gòu)成，控制電路圖如圖2所示。

圖2 控制電路圖

下載電路這里采用的JTAG接口，STM32還有SW接口，且SW接口所需的管腳更加少，SW接口和JTAG接口可以共用，這里只需要接上JTAG選擇SWD模式即可。

2.2 下位機控制程序設(shè)計

下位機主要負責(zé)電壓的采集和數(shù)據(jù)的預(yù)處理，主控芯片在接收到上位機發(fā)出的開始采集命令后，首先對命令進行判斷，在程序中已經(jīng)預(yù)先設(shè)定好開始采集和結(jié)束采集命令所對應(yīng)的字符分別是0x7a和0x88，必須字符正確才能開始采樣，命令正確后，stm32利用內(nèi)部的12位AD采集數(shù)據(jù)[2]，由于這里AD是12位AD，為了數(shù)據(jù)處理方便，這里利用過采樣技術(shù)將12位提升到16位，每提高一位AD分辨率，需要增加4倍的采樣率，即增加4位，也就是需要增加256倍采樣率，所以這里采用256次循環(huán)采樣，循環(huán)采樣的次數(shù)通過TIM3的時間定時器中斷來控制，每256次采樣累加的結(jié)果求平均后算做一次采樣值[3]。下位機控制流程圖如圖3所示。

圖3 下位機控制流程圖

3 上位機設(shè)計

上位機主要完成和下位機的對接，以及接受數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)。上位機程序流程圖如圖4所示。

在圖4中，上位機和下位機初始化的過程[4]，就是上位對接下位機的過程，在對接程序中，也選擇使用特殊字符進行對接，在上位機發(fā)出開始采集命令后，首先向串口空間發(fā)送0x63，下位機查詢到上位機發(fā)出0x63后，返回0x63和0x70，上位機查詢到0x63和0x70則返回串口索引。根據(jù)返回的串口索引識別到被連接的串口后，向指定串口發(fā)送0x7a，下位機收到0x7a后，開始數(shù)據(jù)采集，并把數(shù)據(jù)送入串口空間，上位機不斷的從串口空間讀出數(shù)據(jù)，由于讀出的數(shù)據(jù)是字符串的形式，這里我們先轉(zhuǎn)換為數(shù)值，然后再除以AD的分辨率得到電壓值，最后用波形實時顯示[5]出來。

圖4 上位機程序流程圖

4 系統(tǒng)調(diào)試

由于系統(tǒng)開始運行后，先檢測下位機是否初始化成功，所以需要先啟動下位機開發(fā)板，然后再運行上位機，測試電壓的時候只需要把探針放置到需要測試的電壓點位即可，觀察上位機界面是否能實時顯示電壓的波動變化，上位機電壓顯示界面如圖5所示。

圖5 上位機電壓顯示界面

啟動下位機后，運行上位機labview，點擊開始采集則能收到下位機實時發(fā)送上來的數(shù)據(jù)，在波形顯示的同時，給出實際電壓值和串口接受的數(shù)據(jù)，可以方便用戶清晰的看到當(dāng)前的電壓值變化情況。

5 結(jié)束語

文章以stm32f103作為主控制器，結(jié)合labview實現(xiàn)對電壓的實時采集和實時顯示，stm32作為主控制器，利用內(nèi)部的AD模塊進行電壓的采集，然后把采集的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給labview設(shè)計的上位機進行實時的顯示，stm32穩(wěn)定可靠低價，labview開發(fā)快速，拓展簡單，界面直觀，結(jié)合兩者的優(yōu)點可以很好的幫助用戶實時監(jiān)控設(shè)備的電壓波動，提早發(fā)現(xiàn)異常，防患于未然。該系統(tǒng)有這較低的成本，和良好的可靠性，適合應(yīng)用的場景廣泛，有一定的社會意義和使用價值。