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摘 要

针阀压力检测已被广泛使用在很多自动化工业控制系统中。对于压力检测技术，近年来，各种方法都取得了长足的发展，但就目前来讲，国内的压力测量水平还不够高，在精度上很少能达到0.1%。对于针阀一类压力变化精度要求高的检测系统，其设计难度相对较大，所以对于高精度压力检测的研究一直备受关注。

本文首先阐述了针阀压力检测系统的设计具体流程，着重分析了检测系统的处理芯片的发展，以及本文使用的处理芯片。

然后，具体介绍了针阀压力检测系统的软硬件设计，其中硬件部分包括：最小系统设计、电源模块设计、串口电路设计以及检测系统的原理图绘制方法。软件部分介绍了本系统的软件开发环境、主程序设计、串口驱动程序和ADC模数转换程序的设计。

最后，通过系统调试，达到能检测针阀压力的功能，在开发板上测试成功。本文对于针阀压力检测的设计具有一定参考价值。

关键字：针阀压力检测 STM32 模数转换

Abstract

Needle valve pressure test has been widely used in many industrial automation control system. For the pressure detection technology, in recent years, various methods have made considerable development, but at present, the domestic pressure measurement level is not high, and can rarely achieve 0.1%. For the needle valve pressure change requires high accuracy of detection system, the design difficulty is relatively large, so for the research on high precision pressure detection has attracted a lot of attention.

This paper first describes the needle valve pressure detection system design specific process, focusing on the analysis of the development of the detection system of the chip, and the use of processing chip.

Then, introduce the software and hardware design of the needle valve pressure testing system, which part of the hardware include: minimum system design, design of power module, serial interface circuit design and testing system schematic drawing method. The software part introduces the design of the software development environment, the main program design, the serial driver and the ADC analog conversion program..

Finally, through the system debugging, can detect the needle valve pressure function, the development board test success. This paper has a certain reference value for the design of needle valve pressure test.

Keywords: needle valve pressure test; STM32; ADC

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1针阀压力检测 1

1.2压力、流量检测的现状国内外研究现状 1

1.3本课题研究的意义 2

1.4课题研究内容及本文章节安排 2

第二章 总体设计方法 4

2.1系统设计目标和原则 4

2.2总体设计 5

2.3硬件选型 5

2.4本章小结 6

第三章 系统硬件设计 7

3.1硬件模块框图 7

3.2硬件系统具体设计 7

3.2.1 功能特性 8

3.2.2 管脚说明 9

3.2.3 硬件结构设计 10

3.3电源模块设计 11

3.3.1 功能特性 11

3.3.2 内部结构 11

3.3.3 硬件结构 12

3.4串口电路设计 12

3.4.1 外部结构 12

3.4.2 引脚分部 13

3.4.3 硬件结构 14

3.5 JTAG/SWD调试电路设计 14

3.5.1 设计注意事项 15

3.5.2 电路设计 15

3.6 滤波电路 16

3.7阻抗匹配电路 17

3.8 A/D电路 17

3.9步进电机驱动电路 18

3.10压力传感器 18

3.11本章小结 21

第四章 系统软件设计与分析 22

4.1开发环境介绍 22

4.2软件系统设计 23

4.3主程序的设计 23

4.4串口驱动程序的设计 24

4.5 ADC转换程序的设计 29

4.6步进电机控制程序设计 32

4.7本章小结 33

第五章 系统调试 34

5.1软件系统调试 34

5.2 调试结果 34

5.3本章小结 35

第六章 总结与展望 36

6.1主要工作总结 36

参考文献 37

致谢 38

第一章 绪论

1.1针阀压力检测

针阀是一种微调阀，其阀塞为针形，主要用作调节气流量。微调阀要求阀口开启逐渐变大，从关闭到开启最大能连续细微地调节。针形阀塞即能实现这种功能。针形阀塞一般用经过淬火的钢制长针，而阀座是用锡、铜等软质材料制成。阀针与阀座间的密封是依靠其锥面紧密配合达到的。

在工控系统中，常常需要我们对压力信号进行检测。压力监测系统主要用于汽车轮胎、煤矿、油田、锅炉等许多领域。压力检测系统的应用范围非常之广泛，例如在汽车驾驶时对轮胎气的压进行自动检测，轮胎在漏气以及低气压的时候会自动报警，以保证行车安全；还有用在供水管网上，通过对管道水压的实时监测，防止漏水等，在现实生活中，要实现智能化、自动化、机械化就必须做到对压力信号的及时采集与处理，压力信号就是一个常见的最基本的信号，所以目前国内外有好多关于压力方面的研究。尤其是单片机，它因为具有成熟的技术、优越的性能和高性能价格比和高准确性，所以在国内外，单片机监测技术得到了广泛的应用，以飞快的速度占领了自动化工程应用和工业测控等主要市场。在生产过程中，由于压力控制起着决定性的安全作用，因此我们必须做到准确测量压力。

1.2压力、流量检测的现状国内外研究现状

压力是一般工业领域最容易碰到的监测参数，市场中专用的各种压力监测产品也十分丰富，各国的压力监测技术发展程度的高低具体表现在所用仪表仪器的现代化程度、所能检测到的压力的大小范围、测量的准确度的高低以及仪表仪器的成本以及能耗上。到目前为止，国内的压力监测技术水平还远不够高，在精度上很少能达到0.1%，这需要我们继续改进，以确保较高的精确度。

同行业中，到目前来说，虽然各大企业都在将主要精力集中在电子信息技术和计算机领域上，并且也都得到了相当快速的发展水平，但是现代化水平的差异之大也十分清晰的体现在各大企业之间，可以很容易的看到仍然有一些小企业在压力监测这一块仅仅止步于简单的测量上，这种情况不利于发展。根据最近几年的发展情况可以看出，自动化监测技术的迅猛发展与“信息化”一词有着密不可分的关系。“信息化”的流行间接的推动了自动检测技术的提高。近几年，在各种企业中，计算机与电子信息技术已经逐渐应用到实际生产的各个步骤中，不单单是用在办公管理上。智能、先进的计算机监控逐渐加入到了各种可能导致生产安全隐患的环节，这样确保了生产过程的顺利进行。

1.3本课题研究的意义

压力测量在很多领域都有涉及到，生活中随处都可以看到使用到压力测量的地方。实际上，压力检测技术在军用领域以及民用领域使用到的地方也是可以很容易的发现，不单单是应用在工业生产领域。当然，压力检测范围的要求在不同的地方是不一样的。即使压力测量范围一样，但是所要测量的对象是各种各样的，所以还需要满足精度要求。另外，在能够达到工业要求的条件下，我们无论做什么物品，都首先要考虑性价比，尽可能的将生产成本降到最低、结构设计做到最简单，并且具有较强的实用性。在民用、工业、医疗、航天军用等领域的检测，这种准则也是一样的。但是作为人类对具体事物的了解，通过测量所使用的办法，从偏差的计算，从真值的了解来看，我们需要尽可能的将测量精度提高。

1.4课题研究内容及本文章节安排

本文以针阀压力监测的研发工程项目为应用背景，对基于STM32的监测采集系统进行研究。这篇文章一共分为六章，各章的主要内容介绍如下：

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