基于labview与stm32的实时电压检测系统设计

刘叶锋

（广西科技师范学院，广西来宾，546100）

0 引言

本文采用信息化的手段，实现了实时的采集电压，并且在上位机进行显示，可以及时的发现突发的电压异常，排除安全隐患。

1 实时电压检测系统的整体架构

本系统主要由上位机和下位机构成[1]，上位机包括PC端显示，下位机包括电源模块、主控芯片、AD模块、串口模块、电压检测探针。系统通过电压检测探针检测电压点位，然后AD模块进行模数转换，主控芯片进一步处理后，通过串口传送到上位机显示。实时电压检测系统结构图如图1所示。

图1 实时电压检测系统结构图

2 下位机设计

2.1 下位机控制电路设计

控制电路主要由stmf103主控芯片，复位电路，下载电路，电源电路，串口电路，启动模式选择电路几部分电路构成，控制电路图如图2所示。

图2 控制电路图

下载电路这里采用的JTAG接口，STM32还有SW接口，且SW接口所需的管脚更加少，SW接口和JTAG接口可以共用，这里只需要接上JTAG选择SWD模式即可。

2.2 下位机控制程序设计

下位机主要负责电压的采集和数据的预处理，主控芯片在接收到上位机发出的开始采集命令后，首先对命令进行判断，在程序中已经预先设定好开始采集和结束采集命令所对应的字符分别是0x7a和0x88，必须字符正确才能开始采样，命令正确后，stm32利用内部的12位AD采集数据[2]，由于这里AD是12位AD，为了数据处理方便，这里利用过采样技术将12位提升到16位，每提高一位AD分辨率，需要增加4倍的采样率，即增加4位，也就是需要增加256倍采样率，所以这里采用256次循环采样，循环采样的次数通过TIM3的时间定时器中断来控制，每256次采样累加的结果求平均后算做一次采样值[3]。下位机控制流程图如图3所示。

图3 下位机控制流程图

3 上位机设计

上位机主要完成和下位机的对接，以及接受数据，处理数据，显示数据。上位机程序流程图如图4所示。

在图4中，上位机和下位机初始化的过程[4]，就是上位对接下位机的过程，在对接程序中，也选择使用特殊字符进行对接，在上位机发出开始采集命令后，首先向串口空间发送0x63，下位机查询到上位机发出0x63后，返回0x63和0x70，上位机查询到0x63和0x70则返回串口索引。根据返回的串口索引识别到被连接的串口后，向指定串口发送0x7a，下位机收到0x7a后，开始数据采集，并把数据送入串口空间，上位机不断的从串口空间读出数据，由于读出的数据是字符串的形式，这里我们先转换为数值，然后再除以AD的分辨率得到电压值，最后用波形实时显示[5]出来。

图4 上位机程序流程图

4 系统调试

由于系统开始运行后，先检测下位机是否初始化成功，所以需要先启动下位机开发板，然后再运行上位机，测试电压的时候只需要把探针放置到需要测试的电压点位即可，观察上位机界面是否能实时显示电压的波动变化，上位机电压显示界面如图5所示。

图5 上位机电压显示界面

启动下位机后，运行上位机labview，点击开始采集则能收到下位机实时发送上来的数据，在波形显示的同时，给出实际电压值和串口接受的数据，可以方便用户清晰的看到当前的电压值变化情况。

5 结束语

文章以stm32f103作为主控制器，结合labview实现对电压的实时采集和实时显示，stm32作为主控制器，利用内部的AD模块进行电压的采集，然后把采集的数据通过串口发送给labview设计的上位机进行实时的显示，stm32稳定可靠低价，labview开发快速，拓展简单，界面直观，结合两者的优点可以很好的帮助用户实时监控设备的电压波动，提早发现异常，防患于未然。该系统有这较低的成本，和良好的可靠性，适合应用的场景广泛，有一定的社会意义和使用价值。