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1、基于STM32的智能参数测试仪的设计方案0 引言产品检测是生产厂家和用户都关心的问题。在产品生产过程中，检测是必不可少的一部分，有的还是工艺过程的一道工序。电磁继电器是电力系统以及其他电气控制系统中常用的开关元件，它们的可靠性是电力系统和其他电气控制系统可靠运行的重要保证，因此，必须对继电器的特性参数进行准确的测试。电磁继电器的电气参数主要有线圈电阻、触点接触电阻、吸合电压、释放电压、吸合时间、释放时间等。这些参数对研究继电器可靠性、动态性能具有重要意义，是保证其质量特性的重要参数。1 系统总体架构1.1 系统硬件结构系统硬件主要包括UART 串口通信模块、JTAG 接口模块、测试结果显示模块
2、、检测程序存储模块FLASH、检测电路模块以及SRAM 模块。系统总体硬件结构框图如图1 所示。1.2 系统微处理器本系统主要由检测部分和显示控制部分组成。在本设计中，采用了高性能的ARM Cortex 芯片STM32F103ZET6.该芯片内部采用哈佛结构，其中集成有64 KB 的RAM 和512 KB FLASH，并且具有运算速度快、体积小和低功耗的特点，完全能满足本设计的要求。Cortex-M3 是一个32 位的核，它采用的是Tail-Chaining 中断技术，最多可减少12 个时钟周期数，基于硬件进行中断处理，通常可减少70% 的中断。Cortex-M3 还采用了新型的单线调试（Si
3、ngle Wire） 技术，可对独立的引脚进行调试。1.3 系统工作流程系统上电后，首先完成对各个寄存器的初始化工作，然后等待开始检测命令；单击上位机界面上的START 命令，然后上位机给单片机发送开始检测命令；单片机接到开始命令后开始向检测电路发送检测命令，然后单片机处理检测电路发回的数据，得出继电器的各个参数，通过串口把这些参数显示在上位机的界面上。2 系统硬件设计2.1 驱动电压的设计为了准确测出继电器的吸合电压，必须得到一个从0 开始按照一定量增大的电压源，每次增大的电压量越小，测试的结果越准确，但是所要求的电路也越复杂，所以我们必须根据实际的要求在这中间找到一个平衡点。图2 所示为系
4、统驱动电压电路。图2 中，TL431用于给TLC5615 提供2.5 V 的基准电压源，DA_DIN 是串行数据输入端，DA_CS 是低电平有效的片选信号输入端，DA_SCK 是串行时钟输入端，DOUT 是用于级联的串行数据输出端，OUT 是DAC 模拟电压输出端，输出模拟信号。由于从TLC5615 输出的模拟信号很小，不能驱动继电器，所以，本设计在后面又加上了放大电压电路和放大电流电路。2.2 集成切换网络的设计本系统的集成切换网络是利用继电器的开关工作原理完成的，利用单片机发出的不同指令控制继电器的闭合，从而切换到不同的测试电路模块。在测试吸合/ 释放电压时，首先ARM Cortex 发出
5、测试参数为吸合/ 释放电压的指令。集成切换网络根据指令，切换到Prog_v 一侧，XQ1I 连接所测继电器触点一端，具体电路如图3 所示。为了解决单片机的I/O 驱动能力不足的问题， 选用ULN2003 作为继电器的驱动芯片。ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列电路，它具有工作地电压高，工作电流大，灌电流可达500 mA，并且能够在关态时承受50 V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。它采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器。ULN2003 的每一对达林顿管都串联一个2.7 k 的基极电阻，在5 V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先
6、需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。通常单片机驱动ULN2003 时，上拉2 k 的电阻，同时，COM 引脚应该悬空或接电源。2.3 数据处理及与上位机的通信接收到的数据通过异步串口管脚与3.3 V 转换芯片MAX232 相连，外接串口线同PC 机进行通信，接收和发送数据，STM32 作为下位机负责接收上位机的指令以及控制各部分电路并处理数据，然后向上位机发送数据，PC 机接收数据，并通过VC 编程把接收的数据通过界面显示出来。这里PC 机的VC 通过串口发送命令给STM32，主控芯片接收命令并判断有效，即可开始控制电路进行工作6。由于篇幅所限，本文未对STM32 的最小系统硬件部分作详细说明。