便攜式多點(diǎn)溫度同步采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：以嵌入式ARM處理器STM32F103VC為核心，結(jié)合無(wú)線通信和溫度檢測(cè)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套多點(diǎn)溫度同步采集系統(tǒng)。系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定的采集模式對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行同步采集，并將時(shí)間信息及溫度數(shù)據(jù)存入SD卡，用戶可將SD卡內(nèi)數(shù)據(jù)本機(jī)回放，也可讀入上位機(jī)進(jìn)行分析、存儲(chǔ)等。系統(tǒng)功耗極低，采用電池供電，采集過程無(wú)需人工干預(yù)，也可適用于野外溫度數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)。給出了硬件組成與軟件編制方法。實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)溫度檢測(cè)精確，同步精度高，稍作修改即可實(shí)現(xiàn)對(duì)其它信號(hào)的同步采集。
關(guān)鍵詞：ARM；M32F103 VC；同步采集；SD卡；FATFS

0 引言
目前在工業(yè)控制及野外勘測(cè)等領(lǐng)域經(jīng)常需要同步測(cè)量不同地點(diǎn)的溫度參數(shù)，并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間記錄，完成后將時(shí)間同步的溫度數(shù)據(jù)載入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。但實(shí)現(xiàn)精度較高的時(shí)間同步一般采用有線同步技術(shù)，這樣就非常不便于應(yīng)用。因此設(shè)計(jì)一種便攜式的、基于無(wú)線同步技術(shù)的多點(diǎn)溫度同步采集與存儲(chǔ)系統(tǒng)就顯得尤為重要。本文給出了基于STM32F103VC微控制器和無(wú)線同步技術(shù)相結(jié)合的溫度采集系統(tǒng)，能夠根據(jù)事先設(shè)定好的模式對(duì)溫度參數(shù)進(jìn)行采集，并將同步時(shí)間及溫度數(shù)據(jù)存入SD卡進(jìn)行長(zhǎng)期存儲(chǔ)。系統(tǒng)采用電池供電，特別適合不便于取市電的應(yīng)用場(chǎng)合。

1 硬件組成及原理
置于不同位置的溫度采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)上完全相同，只是不同系統(tǒng)有唯一的ID號(hào)，ID號(hào)可人為設(shè)置。同步采集溫度時(shí)有以下幾種啟動(dòng)模式：溫度低越限、溫度高越限、溫度變化率越限、定時(shí)采集。任一滿足啟動(dòng)條件的系統(tǒng)都會(huì)發(fā)出無(wú)線指令，通知其它系統(tǒng)同步啟動(dòng)溫度采集。系統(tǒng)由微控制器模塊、電源模塊、人機(jī)接口、無(wú)線通信模塊、SD卡組成，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。下面就重要部分進(jìn)行分別介紹。

1．1 微控制器模塊
本系統(tǒng)的主控制器采用STM32F103VC處理器，與電源電路、時(shí)鐘電路、存儲(chǔ)器系統(tǒng)及復(fù)位電路共同組成微控制系統(tǒng)。復(fù)位電路選用了系統(tǒng)監(jiān)視復(fù)位芯片IMP811S，可提供高效的電源監(jiān)視功能，確保系統(tǒng)工作正常。
STM32F103VC采用ARM公司的高性能“Cortex—M3”內(nèi)核。運(yùn)行的頻率高達(dá)72 MHz，指令速度達(dá)1．25 DMipa／MHz。在此基礎(chǔ)上還擴(kuò)展了一系列完整的通用外圍接口單元，能夠提供高性價(jià)比的嵌入式解決方案。STM32F103VC系統(tǒng)外圍接口單元主要包括支持60個(gè)中斷源的中斷控制器，2個(gè)DMA控制器，80個(gè)通用I／O口，1個(gè)SD卡接口，3個(gè)可編程波特率的UART，16路12位A／D轉(zhuǎn)換器，SD卡接口，2個(gè)多主機(jī)I2C總線控制器，3個(gè)SPI接口等。