盧宇帥

摘 要：智能儀表應(yīng)用廣泛，市場(chǎng)上種類也很多，現(xiàn)在來介紹一種常用的智能儀表，它是把STM32作為控制器的核心，CAN為控制總線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能卻很強(qiáng)大，應(yīng)用性強(qiáng)。經(jīng)測(cè)試效果很好。

關(guān)鍵詞：智能儀表；STM32；CAN總線

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

STM32微型處理器用的是Cortex-M3內(nèi)核，外面的接口非常多，主頻高達(dá)72MHz，它是一種能遠(yuǎn)程控制的儀器，CAN能被廣泛應(yīng)用到很多行業(yè)，優(yōu)點(diǎn)很多。如功能強(qiáng)大、可靠性高、技術(shù)先進(jìn)且成本合理等。CAN總線可以支持多主，通信率高達(dá)1Mbit/s（間離小于20m），用這種方式來布置線路，方便性和可靠性大幅度增強(qiáng)。下圖就是智能儀表的設(shè)計(jì)圖。

2 關(guān)鍵硬件設(shè)計(jì)

STM32可以用在很多設(shè)備上，可以根據(jù)用途，選擇合適的科學(xué)的硬件要求。這種系統(tǒng)還有一個(gè)強(qiáng)大的功能是能裁剪，我們可以按照需求對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)整，找出適合我們，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的進(jìn)行使用。

2.1 核心處理器

核心處理器使用STM32F103VC，內(nèi)核是功能強(qiáng)大的32位RISC，工作頻率為72MHz，內(nèi)部安裝高速的存儲(chǔ)器，能夠增強(qiáng)I/O的端口并能連接到兩條APB的總線；有三個(gè)十二位的ADC，能夠提供十五種采樣通道或者多種模式；DMA控制器的通道很多，高達(dá)十二個(gè)，能持的外設(shè)種類更多；還包括四個(gè)十六位的定時(shí)器與兩個(gè)PWM定時(shí)器；通信標(biāo)準(zhǔn)接口很多，工業(yè)領(lǐng)域非常適合；帶4個(gè)片選的靈活的靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器，支持SD卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存儲(chǔ)器；提供并行LCD接口，兼容8080/6800模式；采用LQFP100封裝，提供80個(gè)GPIO；除了模擬輸入I/O，其他管腳可以承受5V信號(hào)輸入；供電范圍非常寬，兩伏到三點(diǎn)六伏之間，還有能編程的電壓檢測(cè)器，讓整個(gè)系統(tǒng)的工作更穩(wěn)定，抗干擾能力更強(qiáng)，把溫度傳感器與內(nèi)部ADC直接相連，能更簡(jiǎn)便的監(jiān)測(cè)器件周圍的環(huán)境；最適合的溫度是四十到一百零五攝氏度，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用需求。

2.2 抗干擾設(shè)計(jì)

內(nèi)部建設(shè)也重要。每種電路里面含有兩種類型的信號(hào)，一類是模擬信號(hào)，另一類是數(shù)字信號(hào)。兩類中抗干擾能力最強(qiáng)的是數(shù)字信號(hào)，但是噪音很大，它就成了模擬信號(hào)的主要噪聲源，因此要重視兩種信號(hào)的隔離與去耦。用5V電源輸入，要在輸入端加入相應(yīng)的去耦電容。STM32有各種各樣的規(guī)格，差別很大，VDD/VSS可以分為兩種，一是多組管腳，二是一組管腳。它的內(nèi)部的所有VDD和所有的VSS是相互連接起來的，但在芯片的外部還是要連接起來。原因是導(dǎo)線太細(xì)，僅僅把內(nèi)部的線路連接，負(fù)載能力會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低，抗干擾能力也大不如以前，要是漏接，會(huì)損壞線路和降低抗干擾能力。

2.3 鍵盤設(shè)計(jì)

鍵盤的電路應(yīng)該使用獨(dú)立的，這樣可以大大提升CPU的工作效率。中斷CPU查看管腳，然后讀取鍵盤的數(shù)據(jù)。CH451是鍵盤的一個(gè)控制芯片，在控制芯片中安裝一個(gè)RC的振蕩電路，這樣8×8的掃描就能在鍵盤上實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)交換是用串聯(lián)接口和單片機(jī)進(jìn)行交換的，上電復(fù)位與看門狗就能被監(jiān)控。鍵盤要是出現(xiàn)中斷，這時(shí)低電平就會(huì)輸出。CH451有四線的高速串聯(lián)接口和四個(gè)信號(hào)線。鍵盤啟用掃描，DOUT會(huì)作為數(shù)據(jù)輸出，它是默認(rèn)的高電平。可以提供串行類數(shù)據(jù)的DIN，一在高電平，零在低電平，輸入順序是先低位后高位。還有，當(dāng)CH451的上電恢復(fù)原位后，要在串行輸入前，先把低電平脈沖輸出，這樣就能通知CH451去使能四線的串行接口。串行數(shù)據(jù)用LOAD加載，CH451在其上升沿加載移位寄存器的12位數(shù)據(jù)，作為操作命令分析并處理，也就是說，LOAD的上升沿是串行數(shù)據(jù)幀完成的標(biāo)志。這時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)不管是多少，都會(huì)作為操作命令的。當(dāng)沒有按鍵按下時(shí)，SIG0～SIG7都被下拉電阻拉到低電平；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，按鍵對(duì)應(yīng)的SIG管腳輸入高電平。要是兩次檢測(cè)時(shí)按下的是同一個(gè)鍵，DOUT就會(huì)輸出實(shí)行鍵盤中斷。CH451能提供七位的按鍵代碼，二至零位是掃描列的，五至三位是掃描行的，六表示鍵盤狀態(tài)，如果按下就是一，表示釋放是零。下圖就是鍵盤工作原理設(shè)計(jì)圖。