目录一、整体方案本人的毕业设计具体功能是电池膨胀变形测试装置设计。独立完成原理图设计pcb绘制焊接写代码实现所有功能。东西有点多先讲一讲我的硬件方案后续再给出我的代码。该系统主打的就是一个什么便宜用什么至于实际的精度本科的毕业设计要什么精度。最简单的提高精度的方法就是换更好的采集芯片。截止目前我已经将我的硬件原理图和PCB推送到我的gitee了。传送门浪遏飞舟/嵌入式的开源。具体网址如下https://gitee.com/tian-guilang/embedded-open-source1.1 系统架构与工作流程系统分为如下三个部分。1.2 硬件系统框图添加图片注释不超过 140 字可选PC上位机是使用CQT完成的主要作用是接收数据发送过来的数据进行解析和显示。主机的主要功能是进行数据中转将接收从机通过无线通讯发送过来的数据通过USB外设的虚拟串口发送给电脑。此外因为采用的无线通信芯片价格仅0.65元没有硬件跳频和防碰撞功能需要自己在软件上设计一套完整的传输协议来避免。主机下发的同步报就是该协议中的一部分。从机负责数据采集和上传。其中最重要的是数据采集需要保证电源的干净。二、主机数据中转层2.1 核心功能定位作为系统的“枢纽”主机需要接收多个从机的的无线数据并通过USB的虚拟串口将数据发送到PC端的上位机。同时它作为网络主节点周期性发送同步包以维持整个无线网络的时序避免从机间通信冲突。2.2 核心器件选型与电路主控AT32F425F8P7,为了简化主机的硬件电路选择一个内置USB外设的单片机同时因为本人还没有使用过USB外设就选了一个雅特力众所周知雅特力算是国内图形化配置外设做的比较好的芯片厂商。无线芯片XL2400P这个是我在无意中发现芯岭技术的一款低成本2.4G无线通信芯片高集成度SOP-8封装外围元件少、低成本、工作于2.4GHz通用频段支持一对多通信。不过前段时间我去他们的淘宝店铺看过一次XL2400P没有了那个XL200T应该是可以完美兼容的。电源由PC的USB端口提供5V电源经一颗LDO稳压至3.3V为主控MCU、无线模块等数字电路供电。设计相对简单但对纹波要求不高。三、从机数据采集层3.1 核心功能定位作为系统的“感知末梢”使用电阻应变片加惠斯通电桥将机械形变转化成可测量的电信号并进行高精度数模转换、滤波处理和无线发送。需支持电池供电下的低功耗运行。3.2 传感与信号调理电路3.2.1 信号采集传感器原理使用120Ω电阻应变片构成四分之一惠斯通电桥将微小的形变转换为差分电压信号。信号调理在电桥的输出端设计硬件低通滤波器初步滤除信号上的高频噪声。高精度ADC虽然这个写的是高精度但是实际使用过程中发现ADC芯片的输出一点都不稳定。采用海芯科技HX710A其内置128倍增益的差分放大器和24位ADC,可以直接放大和采集电桥输出的微弱信号极大简化的前级模拟放大电路。3.2.2电源1. 供电选择主要是从机对电源要求比较高至于主机的就没啥要求通过USB的5V供电使用一个LDO降压到3.3V给单片机等供电就行。因为我是选择的无线采集的方式从机就只能使用电池供电了。如果选择有线连接进行数据传输的话那么合适的方案就是使用RS485接线就是四根线两根作为485数据线两根作为电源线此时建议使用12V电源。2. 电源调理添加图片注释不超过 140 字可选电池选用的是3.7V锂电池满电是4.2V。但是目标电源是一个干净的5V电源作为采集电路的供电。因为采集芯片HX710A的参考电压为5V是量程才是±20mV至于干净的电压源因为±20mV属于小信号采集及其容易淹没在电源纹波中。所以先将电池电压通过BOOST升压到5.6V再通过一个高抑制比的LDO降压到5V最后通过Π型滤波获取干净电源。3. 地平面隔离使用0Ω电阻将功率地、数字地和模拟地隔离开防止开关电源和数字电路的噪声通过地平面耦合到模拟电路中去。3.3 核心器件选型与电路主控PY32F002BF15P6TU。从机对单片机要求不高选择极致低成本的普冉单片机。同样使用XL2400P与主机保持一致降低开发与维护成本。电源管理具体的电源调理前面已经说过了作为电池供电的设备自带充电接口也是必要的选择TP4054。才外单片机有一颗代友使能引脚的ldo供电配合外围电路可以实现“一键开关机”。模拟部分电源由“PMOSNPN三极管”电路控制可以在休眠时完全关断以节能。四、实物展示