应变式压力传感器模拟系统(ADC + protues仿真)

1. 项目介绍

本项目旨在模拟应变式压力传感器的工作流程,通过调节滑动变阻器模拟应变,经惠斯通电路输出微小电压差,再利用同向放大电路对电压差进行放大(放大倍数遵循公式:(A_v = 1 + \frac{R_{反馈}}{R_{输入}})),最后借助 STM32F103C8 的 ADC 模块完成模数转换,并通过串口将结果输出显示。项目也提供了基于 TC7107 进行 ADC 转换的相关资料参考。

2. 文件结构说明

文件目录

文件/文件夹 内容说明
stm32_project 存储与 STM32F103C8 相关的工程文件,用于实现基于 STM32HAL 的 ADC 转换及串口输出功能
printf_HAL.pdsprj Proteus 工程文件,涉及与 HAL 库相关的 printf 功能等(具体功能可根据实际工程补充)
TC7107.pdf TC7107 芯片的中文资料文档,介绍其作为 ADC 转换芯片的特性、引脚定义、工作原理等
TC7107English.pdf TC7107 芯片的英文资料文档
应变_1_惠斯通电路.pdsprj Proteus 工程文件,用于模拟惠斯通电路部分,实现应变到电压差的转换
应变_2_放大电路.pdsprj Proteus 工程文件,用于模拟同向放大电路部分,对惠斯通电路输出的微小电压差进行放大
应变_3_AD转换.pdsprj Proteus 工程文件,使用TC7107和4个数码管,未实现
应变_4_AD转换.pdsprj Proteus 工程文件,使用TC7107和1个数码管,未实现
应变_5_AD转换_STM23_HAL.pdsprj 终稿(实现应变式传感器的模拟,使用STM32ADC和串口)
README.md 本项目说明文档

3. 系统工作流程

  1. 应变模拟:通过调节滑动变阻器,改变惠斯通电路的桥臂电阻,以此模拟压力作用下应变片的电阻变化。
  2. 电压差产生:惠斯通电路因桥臂电阻变化,输出微小的电压差,该电压差反映了模拟的应变大小。
  3. 电压放大:利用同向放大电路对惠斯通电路输出的微小电压差进行放大,放大倍数由反馈电阻与输入电阻的比值决定((A_v = 1 + \frac{R_{反馈}}{R_{输入}}))。
  4. ADC 转换与输出:放大后的电压信号输入到 STM32F103C8 的 ADC 模块进行模数转换,转换得到的数字量通过串口调试工具输出显示。
    最终效果

4. 使用说明

4.1 Proteus 仿真

  1. 打开相应的 Proteus 工程文件(如 应变_1_惠斯通电路.pdsprj应变_2_放大电路.pdsprj应变_5_AD转换_STM23_HAL.pdsprj 等)。
  2. 在 Proteus 仿真环境中,可调节滑动变阻器来模拟应变变化,观察电路中各点的电压等参数变化。

4.2 STM32 工程

  1. 打开 stm32_project 中的工程文件,使用相应的开发工具(如 Keil、STM32CubeIDE 等)进行编译、下载。
  2. 连接 STM32 开发板与电脑,打开串口调试工具,设置好对应的串口参数(波特率、数据位、停止位、校验位等)。
  3. 调节模拟应变的滑动变阻器,在串口调试工具中查看 ADC 转换后的数据输出。

5. 注意事项

  • 若使用 STM32 开发板,需确保开发板与电脑的连接正常,串口驱动已正确安装。
  • 在 Proteus 仿真时,要注意电路中各元件的参数设置,以保证仿真结果的准确性。
  • 对于未实现的 应变_3_AD转换.pdsprj应变_4_AD转换.pdsprj,可根据实际需求和扩展计划进行完善。

(作者:无敌雪碧)
目前以及开源资源,可以免费下载,有问题可以私信或者评论,看到会及时回复的
目前只实现了使用stm32ADC来转换,具体的AD转换芯片请参考手册的经典电路:
例如TC7107手册典型应用电路:
经典应用
这种手册给的电路基本上可以照搬,具体不一样的看手册对应的板块,例如35-36引脚之间100mV电压和1V电压所得到的该芯片的范围是不一样的
具体情况参照手册,下面贴出总的引脚标注:
TC7107部分引脚说明

注意:最后,我声明我没有使用该芯片来实现,只是作为参考来看,本人使用的是STM32F103C8芯片(使用的内部晶振)的ADC来模拟的,并且使用串口输出打印的仿真器看到的最终结果

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