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- UID
- 1029342
- 性别
- 男
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数据采集技术在工业、航天、军事等方面具有很强的实用性，随着现代科技发展，数据采集技术在众多领域得到了广泛的应用和发展。同时对数据采集器的精度、抗干扰能力、安全和通信兼容等方面提出了更高的要求。基于上述要求提出了一种基于STM32F101 的数据采集器的设计方案，该数据采集器使用MODBUS 协议作为RS485 通信标准规约，信号调理电路与STM32F101 的AD 采样通道之间均采用硬件隔离保护，可同时采样3 路DC0-5V 电压信号、3 路DC4-20mA 电流信号和6 路开关量输入信号，实验证明本数据采集器具有较高的测量精度，符合工业现场应用需求。 信号采集主要包括电压信号、电流信号、频率信号以及开关量信号，随着现代技术的发展，传感器主要输出标准的电压电流信号，而传感器是将外部的非电量信号转换成标准的电信号进行输出，本课题所设计的数据采集器可以同时采集电压、电流、开关量输入输出信号，且每个部分独立工作，硬件调理电路中均采用信号隔离技术，数据采集器与上位机采用RS485通信，使用MODBUS协议作为通信规约，便于数据采集器与其他工业设备实现数据共享。
课题设计的基于STM32的数据采集器，使用性价比较高的STM32F101 作为核心处理器，时钟倍频后处理速度可达36MHz ;内部自带12 位AD 转换通道，保证数据采样和处理的速度和精度。
1.数据采集器工作原理
数据采集器具有标准的电压、电流以及开关量输入信号采样接口。模拟量信号采样接口电路，使用HCNR201线性光耦进行信号隔离。电压信号接口可输入DC0-5V 信号，输入的电压信号经过电压信号调理电路对信号进行滤波、隔离和限幅后送入STM32F101 的AD 采样通道;电流信号接口可输入4-20mA 信号，输入的电流信号通过精密采样电阻，将电流信号转换成电压信号，然后再将转换的电压信号送入电压信号调理电路进行处理，最后再送入AD 采样通道;开关量输入接口采用光耦进行隔离，实现光电转换和隔离保护。STM32F101 将采样的数据进行软件处理后，再通过RS485 通信接口将数据上传至上位机或者其他设备，完成数据采集处理和通信的功能。
2. 数据采集器硬件设计
数据采集器硬件结构包括STM32 最小系统、电源、开关量输入接口电路、电压信号采样接口电路、电流信号采样接口电路和RS485 通信接口电路，数据采集器结构图如图1 所示。
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