摘 要

在国内外，数据采集已进入了全新的时期，各类数据采集系统如春笋般涌现。特别是现在互联网络行业的飞速发展，各个领域都开始离不开网络技术的支撑。在各种复杂的环境条件下，数据采集系统已被广泛应用。针对多信息采集的基本要求，本文设计了一种基于STM32的多信息采集与监测系统，可实现对温度、电压、电流等数据实时在线采集，并能够通过GSM模块实现数据的无线远程传输。通过实际调试与应用，本系统具有体积小、功耗低、便携性好、精度高、功耗低、实时性好等特点，可作为构建大型多信息采集系统的理论实验依据，具有一定的实用意义。

本文首先介绍了数据采集系统的研究背景和意义，通过电压电流温度等数据的采集模拟，讨论了多数据信息采集的设计方案，并使用STM32F103RCT6单片机构建了硬件电路，编程并实现了数据采集系统，并进行了测试与总结。

关键词：STM32；温度检测；信息采集；嵌入式

Abstract

In complex environments, data acquisition system has been widely applied. Basic requirements for information collection, was designed based on information collecting and monitoring system of the STM32 can realize real-time collection of data such as temperature, voltage, current, and wireless remote transmission of data through GPRS module. Through practical debugging and application, the system has low power consumption, small size, good portability, high accuracy, low power consumption, good features such as real-time, which can be used as build large theoretical basis of information collection system and has practical significance.

This paper first describes the background and current status of the data acquisition system, clarifies the meaning of data acquisition systems, by means of voltage and current temperature data acquisition simulation, discusses the design of data acquisition, and use the STM32F103RCT6 single-chip building hardware, programming and implementation of the data acquisition system, and summarized.

Key Words：STM32；temperature measuring；data collection；Embedded

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3主要内容与结构安排 2

第2章 基于STM32的多信息采集与监测系统总体设计 3

2.1功能要求 3

2.2总体方案 3

第3章 多信息采集与监测系统的硬件设计与实现 4

3.1 数据采集模块的设计 4

3.1.1 电流检测模块 4

3.1.2 电压检测模块 4

3.1.3 温度检测模块 5

3.2 控制电路的设计 5

3.2.1 STM32F103控制器简介 5

3.2.2 外围电路设计 8

3.3 通讯及终端模块的设计 9

3.3.1 GSM网络技术简介 9

3.3.2 SIM900A模块简介 10

3.3.3 通信接口的设计 11

3.4 印刷电路板的设计 12

3.4.1 印刷电路板设计流程 12

3.4.2 设计规范 13

第4章 多信息采集与监测系统的软件设计与实现 15

4.1 开发环境介绍 15

4.2 系统软件设计 15

4.2.1 ADC程序设计 15

4.2.2 温度采集模块程序设计 16

4.2.3 GSM模块程序设计 17

第5章 应用与调试 19

第6章 结论 20

参考文献 21

附录A 原理图 23

附录B PCB图 24

附录C 实物图 25

致 谢 26

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

近年来，高速发展的现代化工业使得智能化设备在社会生产、科学研究等多个领域得到了越来越广泛的应用。然而许多工业的机械设备在满足机械集成化和高度智能自动化的同时，其自身也会出现各种各样的问题。由于需要应用于各种场景，设备本身功能和结构也变得异常复杂。同时很多设备处于极端工厂环境下运行，其工作环境也是相当的差。 因此许多大型机械设备出现严重故障的几率也越来越大^[1]。并且这种故障严重威胁这整个生产活动。其造成的损失不可估量。日前，各种基于嵌入式的设备被广泛应用到各个工业生产的领域中。基于嵌入式的数据采集系统具有实时性好，高效准确度高、方便移植等特点，因此能够很好地实现对多种大型机械设备的实时数据采集与监测^[2] 。

实现对设备的监控自然首先要对设备的各种状态信息进行采集。自然界存在着种类繁多的信号，如风力、速度、位移等，这些信号都不能够通过模拟电路直接获取，换言之，即需经过相应的转换才能得到能够识别处理的信息，数据采集系统就能够实现这种转换电路。。不断发展的信息技术，使得数据信号的采集在实时信息监控系统中具有举足轻重的作用。信息采集系统中能采集的信号可以是外界的各种物理量，这些信号量既可以是离散的，也可以是连续的，还可以是骤变的。数据采集系统会将这些外界物理量进行预处理，将其转化为能够处理与变换的电学量^[3]。所谓数据的采集，即在间隔特定的一段时间间隔内对同类数据进行重复采样，其间隔的时间即采样周期。数据采集与监测系统一般采集瞬时值，有时也采集一个周期内具有代表意义的参量^[4]。外界参量的检测方法有接触式和非接触式两种方法。而监测数据的传感器也是多种多样。数据采集与监测系统不管采用哪种方式都必须满足一个前提，即不改变所测物理量的状态，以此来保证数据的精准采集^[5]。对比于传统的模拟电路系统，使用了数字技术的数据采集与监测系统具有高速、高精度、安全稳定且易于移植和可编程等特点，极大地推动了数字式数据采集系统越来越快地发展^[6]。

综上所诉，数据采集与监测系统的应用受到人们高度地重视，数据采集与监测系统也向着智能化，微型化，便携化发展。并且，基于嵌入式的数字式数据采集系统得到了更广泛的应用，在此层面，开发一套基于STM32的多信息采集与监测系统就显得意义重大。

1.2国内外研究现状

数据采集系统的信息化智能化已经随着社会的发展而成为工业的发展主流。特别是现在21世纪，数据采集的全新发展让各种类数据采集系统如春笋般涌出^[7]。同时，网络技术的发展让万物互联成为可能。因此现场多路实时数据采集与设备监控可以得到实现^[8]。各类数据采集系统的数据总线与通信协议都有一定的规范标准，这意味着系统的相互通信成为可能，并且系统也能更好得兼容不同的应用环境和应用范围^[4]。