基于STM32 單片機的原型車數據采集系統

王昭智 梁碧倫 熊章鈞 林 穎

（華南理工大學廣州學院，廣東 廣州510800）

當今工農業的生產中，數據的變化對于生產的結果有著直接的影響。因此，能否準確的測出數據的變化變得至關重要，對于大部分企業，測量儀器的自動數據采集不但工作繁重，同時也無法保證數據的準確性和實效性，以往我們都是用模塊拼接的方法去測量數據，但易受到市面上的售賣的模塊的限制。本系統可以把各個采集功能集成到一塊電路板上，根據所需要采集的數據，去選擇元器件設計系統，提高測量結果的精確度。而且改變了以使用的無線數據傳輸方式，實現了超遠距離數據傳輸的功能。

1 系統設計介紹

本設計以STM32F103RCT6 為主控芯片, 采用24V 電源供電，用開關穩壓器降壓到合適的電壓供電芯片, 芯片可以通過ADC 進行數據采集并通過串口方式與SIM800C 進行通訊,SIM800C 則提供TCP/IP 協議與遠程服務器進行數據交互, 將本地計算機暴露于互聯網下,用于對該系統的查看與控制（圖1）。

2 硬件平臺搭建的主要芯片介紹

2.1 STM32F103RCT6 的介紹

STM32F103RCT6 是一種增強型、基于ARM核心的帶256K閃存的微控制器。具有低電壓、低功耗的運行特點，而且內置ADC、SPI 以及有眾多的串行接口。選用STM32F103RCT6 能夠滿足我們的要求，且有后期擴展空間。

2.2 SIM800C 介紹

圖1 系統結構圖

SIM800C 模塊支持4 頻GSM/GPRS，能夠低功耗傳輸語音、短信和數據信息。以GPRS 網絡作為數據傳輸平臺，只要在有移動網絡信號覆蓋的環境下就能與控制端進行基于TCP/IP 協議的點對點數據傳輸，不僅傳輸速度快，而且傳輸距離遠。SIM800C 模塊價格便宜，尺寸小，功耗低，是實現城市中遠距離通信較為理想的通訊模塊。

2.3 ACS712 電流傳感器介紹

ACS712 有內置精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出成比例的電流和電壓，且該傳導通路的內阻是mΩ 級別的，功率損耗少。由于總輸出誤差小，輸出電壓穩定，輸出靈敏度高，使用方便、絕緣電壓高、高性價比高等的特點，使ACS712 電流傳感器成為較為理想的電流采集傳感器。

3 系統的硬件設計

3.1 電流采集電路

ACS712 線性電流傳感器電流檢測芯片有多量程可選擇，根據原型車的最大行駛電流選擇30A 量程。基于霍爾感應原理，所建立起的電流采集電路可以檢測到電流的大小，當沒有電流流過時，電壓是VCC/2，當有電流流過時，用ADC 采集模塊的電壓。即被檢測電流與A/D 轉換后的數字量間建立了一一對應的關系，被檢測電流大小通過ACS712 線性電流傳感器和ADC 采集模塊轉化為數字量后輸入單片機進行處理。

3.2 電壓采集電路

電壓采集電路是基于電阻分壓原理設計的。信號送至單片機內置的AD 采樣通道，ADC 進項轉換，STM32F103RCT6 內置的 ADC 是 12 位的，所以可以根據算出實際電壓值。STM32F103RCT6 將采樣的數據進行處理分析后，再通過通信接口將數據上傳至上位機或者其他設備，完成數據采集處理。[]電壓采集電路可以通過更換電阻，改變兩個電阻的比值，以適應不同的輸入電壓。

3.3 文件管理系統

這個系統用了Micro SD 卡作為存儲設備，系統將采集到的各項數據以TXT 文本格式存入Micro SD 卡中。我們可以在車輛停止行駛之后，將Micro SD 卡插進電腦中讀取出車輛在行駛中的各項數據，為車輛的進一步優化提供可靠的數據。

3.4 速度采集電路

該電路主要采集原型車的行駛速度，通過單片機捕獲車上所帶傳感器發出的信號，通過公式計算出車的速度。速度的采集使用的是霍爾傳感器，車輪輻條上裝有一個磁鐵，每轉一圈單片機可以得到霍爾傳感器發出的信號，由兩次信號間隔時間和輪圈直徑計算可以得出速度。

4 系統測試

由記錄可知小車剛開始由初速度為0 逐漸加速的過程中功率不斷變大，速度也不斷提高，當電流增大到一個值時電壓穩定在一個范圍內，此后電流和功率下降并與速度穩定在一個相對值內。結果符合原型車在行駛中的各項數據變化。

表1 數據采集結果

5 結論

本系統主要由STM32F103RCT6 單片機、通訊模塊SIM 800C、電流采集電路、電壓采集電路、速度采集電路和文件管理系統這幾部分組成。通過各個數據采集電路對數據進行采集處理，再將信息送至單片機STM32F103RCT6 進行數據處理，并通過通訊模塊SIM800C 進行遠距離實時傳輸給外界指揮人員查看（傳輸距離要求在有樓層阻擋區域2～3 公里左右），且存入Micro SD 卡中。本系統成本低、數據準確度高和傳遞速度快且距離遠，必定能夠給人們的生活生產的發展帶來進一步的效率的提高。