基于STM32和μC/OS-II的便携式压力采集仪的研制

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在煤层开采时,煤岩层的压力变化,关系着井下工作人员的人身财产安全。为此,论文设计了一种基于STM32F103ZET6的高精度多路压力采集仪,用于矿山压力实验室中对煤层模拟开采的压力进行采集与分析处理,系统以实时操作系统μC/OS-II、图形用户接口μC/GUI和文件系统FATfs作为嵌入式软件平台,运用电子技术、多任务、最小二乘法、文件存储、图形显示等技术,开发了高精度的实时数据采集、显示、保存和传输的嵌入式采集仪。  该仪器由便携式采集仪和计算机应用软件两部分构成。采集仪硬件平台基于STM32,具体组件包括:大电流高精度电源模块、多路应变仪数据采集模块、320*240点阵 LCD显示模块、数据保存模块和通信模块等。其中:模拟输入接口由通道选择开关和18位高精度的模数转换芯片FS511组成,实现分时对多通道的压力进行逐一高精度采集。并行点阵 LCD显示模块可以在现场图形化显示测量数据和曲线,基于 SDIO接口的2G容量SD卡可以存储大量的实验数据,本系统既可以单独运行,实现压力的显示和保存,也可由自带的CAN总线接口与计算机通信,实现实验数据再利用,进一步完成数据分析和图表报告。  基于μC/OS-II完成了多任务划分,包括数据采集并保存,数据显示,串口通信任务和触摸扫描并重绘窗口任务,合理分配了各任务的优先级。利用用户图形接口μC/GUI完成了多路压力数据的单路曲线显示,多路曲线显示,数值显示和系统设置。采用FATFs,微控制器可以通过文件的形式读写数据,实现了PC机以文件的形式读取SD卡。完成了LCD和SD的底层驱动程序设计并优化了LCD屏幕刷新速度。  计算机应用软件以 C++Builder为开发平台,与采集仪通信,利用最小二乘法完成传感器的标定,读取SD卡中的压力数据并转存到Excel文件,方便查看和处理,完成160路数据的实时采集、保存和历史数据浏览,丰富了系统功能。
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