为了保证海洋结构物在服役期间的安全以及延长其使用寿命,一般采用外加电流阴极保护系统对其进行防腐保护。恒电位仪是外加电流阴极保护系统的关键设备,在海洋工程防腐中应用广泛。但是,海洋工程阴极保护用的恒电位仪存在以下缺点:体型庞大、精度不高、结构繁杂、系统控制差和智能化低。针对以上不足,本文以实际海洋工程应用为出发点,基于外加电流阴极保护原理,结合现代电子技术、嵌入式系统、单片机技术,研究和设计了一种基于STM32的阴极保护用的恒电位仪,提升了设备的精度、可靠性和智能化,满足了海洋工程现场使用的需求。本文首先调研了外加电流阴极保护技术在国内外的研究现状,分析了恒电位仪在阴极保护系统中的发展趋势与当前阶段该领域所在的一些问题。从外加电流阴极保护技术原理出发,对恒电位仪的基本理论、嵌入式系统、控制技术进行研究,规划设计了恒电位仪的硬件系统架构以及软件系统架构。然后针对硬件系统的架构设计,逐一对系统的硬件模块进行设计与实现。该硬件系统采用高精度的A/D转换芯片TLC2543、D/A转换芯片DAC8534、16位真彩显示触摸屏TFTLCD等外设,系统的控制核心则采用STM32F103ZET6处理器,凭借其强大的运算处理能力,可以更好实现恒电位仪的数据测量采集、远程通讯、恒电位恒电流设定、屏幕显示等多种功能。最后根据软件系统的架构设计,各模块注重“低耦合高内聚”,在Keil MDK开发平台上,以多任务操作系统内核μC/OS-III为基础,编写了各个功能模块的程序代码,通过JLINK下载完成系统代码的仿真和调试。对所实现的恒电位仪进行实验室环境下的调试,验证数据采集、电位输出、触摸控制、屏幕显示、恒电位和恒电流等功能的实现;并进行实海的性能测试试验,试验内容是验证恒电位仪的稳定性、可靠性、精度以及阴极保护的有效性。经过调试和试验分析,所设计的恒电位仪实现了所要求的功能,测量和输出精度符合预期要求,恒电位和恒电流控制的最大误差均在1%以内。另外系统与上位机通讯正常,系统满足设计需求,并取得良好的保护效果。