基于STM32 单片机的原型车数据采集系统

王昭智 梁碧伦 熊章钧 林 颖

（华南理工大学广州学院，广东 广州510800）

当今工农业的生产中，数据的变化对于生产的结果有着直接的影响。因此，能否准确的测出数据的变化变得至关重要，对于大部分企业，测量仪器的自动数据采集不但工作繁重，同时也无法保证数据的准确性和实效性，以往我们都是用模块拼接的方法去测量数据，但易受到市面上的售卖的模块的限制。本系统可以把各个采集功能集成到一块电路板上，根据所需要采集的数据，去选择元器件设计系统，提高测量结果的精确度。而且改变了以使用的无线数据传输方式，实现了超远距离数据传输的功能。

1 系统设计介绍

本设计以STM32F103RCT6 为主控芯片, 采用24V 电源供电，用开关稳压器降压到合适的电压供电芯片, 芯片可以通过ADC 进行数据采集并通过串口方式与SIM800C 进行通讯,SIM800C 则提供TCP/IP 协议与远程服务器进行数据交互, 将本地计算机暴露于互联网下,用于对该系统的查看与控制（图1）。

2 硬件平台搭建的主要芯片介绍

2.1 STM32F103RCT6 的介绍

STM32F103RCT6 是一种增强型、基于ARM核心的带256K闪存的微控制器。具有低电压、低功耗的运行特点，而且内置ADC、SPI 以及有众多的串行接口。选用STM32F103RCT6 能够满足我们的要求，且有后期扩展空间。

2.2 SIM800C 介绍

图1 系统结构图

SIM800C 模块支持4 频GSM/GPRS，能够低功耗传输语音、短信和数据信息。以GPRS 网络作为数据传输平台，只要在有移动网络信号覆盖的环境下就能与控制端进行基于TCP/IP 协议的点对点数据传输，不仅传输速度快，而且传输距离远。SIM800C 模块价格便宜，尺寸小，功耗低，是实现城市中远距离通信较为理想的通讯模块。

2.3 ACS712 电流传感器介绍

ACS712 有内置精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输出成比例的电流和电压，且该传导通路的内阻是mΩ 级别的，功率损耗少。由于总输出误差小，输出电压稳定，输出灵敏度高，使用方便、绝缘电压高、高性价比高等的特点，使ACS712 电流传感器成为较为理想的电流采集传感器。

3 系统的硬件设计

3.1 电流采集电路

ACS712 线性电流传感器电流检测芯片有多量程可选择，根据原型车的最大行驶电流选择30A 量程。基于霍尔感应原理，所建立起的电流采集电路可以检测到电流的大小，当没有电流流过时，电压是VCC/2，当有电流流过时，用ADC 采集模块的电压。即被检测电流与A/D 转换后的数字量间建立了一一对应的关系，被检测电流大小通过ACS712 线性电流传感器和ADC 采集模块转化为数字量后输入单片机进行处理。

3.2 电压采集电路

电压采集电路是基于电阻分压原理设计的。信号送至单片机内置的AD 采样通道，ADC 进项转换，STM32F103RCT6 内置的 ADC 是 12 位的，所以可以根据算出实际电压值。STM32F103RCT6 将采样的数据进行处理分析后，再通过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。[]电压采集电路可以通过更换电阻，改变两个电阻的比值，以适应不同的输入电压。

3.3 文件管理系统

这个系统用了Micro SD 卡作为存储设备，系统将采集到的各项数据以TXT 文本格式存入Micro SD 卡中。我们可以在车辆停止行驶之后，将Micro SD 卡插进电脑中读取出车辆在行驶中的各项数据，为车辆的进一步优化提供可靠的数据。

3.4 速度采集电路

该电路主要采集原型车的行驶速度，通过单片机捕获车上所带传感器发出的信号，通过公式计算出车的速度。速度的采集使用的是霍尔传感器，车轮辐条上装有一个磁铁，每转一圈单片机可以得到霍尔传感器发出的信号，由两次信号间隔时间和轮圈直径计算可以得出速度。

4 系统测试

由记录可知小车刚开始由初速度为0 逐渐加速的过程中功率不断变大，速度也不断提高，当电流增大到一个值时电压稳定在一个范围内，此后电流和功率下降并与速度稳定在一个相对值内。结果符合原型车在行驶中的各项数据变化。

表1 数据采集结果

5 结论

本系统主要由STM32F103RCT6 单片机、通讯模块SIM 800C、电流采集电路、电压采集电路、速度采集电路和文件管理系统这几部分组成。通过各个数据采集电路对数据进行采集处理，再将信息送至单片机STM32F103RCT6 进行数据处理，并通过通讯模块SIM800C 进行远距离实时传输给外界指挥人员查看（传输距离要求在有楼层阻挡区域2～3 公里左右），且存入Micro SD 卡中。本系统成本低、数据准确度高和传递速度快且距离远，必定能够给人们的生活生产的发展带来进一步的效率的提高。