STM32实现薄膜压力传感器数据采集（标准库和HAL库实现）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了STM32实现薄膜压力传感器数据采集（标准库和HAL库实现）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

单片机型号及压力传感器：

STM32F103C8T6 最小系统板

压力传感器选用的是薄膜压力传感器

生活中经常遇到需要测量压力值，因此，考虑到这样的需求从网上买了一个薄膜压力传感器，实物图如下：

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柔性薄膜压力传感器的产品特点：

超薄，厚度小于0.3mm
响应速度快
寿命长，通过100万次以上按压测试
检测电路简单，易于集成应用
可定制传感器外形
可定制传感器量程参数

产品描述：

柔性压力传感器再柔韧轻薄材料上印刷附着力强、耐弯折、灵敏度高的柔性纳米功能材料，使其实现对压力的高灵敏度检测。

柔性薄膜压力传感器是一种电阻式传感器，输出电阻随施加再传感器表面压力的增大而减小，通过特定的压力-电阻关系，可测量出压力大小。适用于柔性面的压力测量场景，可广泛应用于智能家居、消费电子、汽车电子、医疗设备、工业控制、智能机器人等领域。

其它一些特性，大家可以网上查询，网上资料很多。

测量压力的电路有两种形式：

方法一、相对简单，只需要测量传感器的电压变化即可分析出压力的变化。

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该电路采用分压方式测量。将压力变化再传感器上产生的电阻值的变化，转换为电压的变化，Vout为输出电压，可接到后端电路。

根据实际情况选择R1，通常可取47KΩ-1MΩ
无压力时，传感器阻值在10MΩ以上，等效与断路

方法二、相对复杂，通过运放实现电压和电流的变化。

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在分压测量的基础上，增加运算放大器电路，可提高电压测量分辨率；增大驱动电流。

根据实际情况选择电路参数
无压力时，传感器阻值在10MΩ以上，近似断路

使用注意事项：

传感器使用时尽量使所受负载均匀，避免尖锐物体直接接触传感器；
超量程使用会降低传感器性能甚至破坏传感器；
传感器端子为铜镀锡材质，可根据需求自行焊接引线。要注意焊接温度不宜太高，建议不超过300℃，接触时间不超过1秒，以免高温使薄膜衬低融化变形。

文章中，使用方法一来实现压力信息的采集，材料的选择：

电阻这里使用的时R = 200KΩ
供电电源选用的是3.3V
选择一个适中的薄膜压力传感器
单片机选用STM32F103C8T6
将采集的信息通过串口1输出显示

接下来先看电路连接图：

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加了热熔胶，极丑，将就看吧，接下来先用标准库完成压力值采集。

本课题涉及的技能点有如下几点：

1.ADC转换——采集压力传感器数据

2.串口——显示压力传感器数据

与STM32连接表：

STM32	压力传感器
PA１	输出引脚
PA９	串口１TX
PA１０	串口１RX

标准库实现：

ADC实现

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
	
/****************************************
函数名称：void ADC_Config(void)
函数参数：无参
函数返回值：无
函数功能：ADC基本配置，选择PA5口
创建作者：王艇
创建时间：2021.5.26
联系方式：
修改作者：
修改时间：
修改说明：
****************************************/
void ADC_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	// ADC1 工作模式配置
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  //单次转换
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 1, ADC_SampleTime_13Cycles5);    

	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);   
	ADC_ResetCalibration(ADC1);
	/* Check the end of ADC1 reset calibration register */
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	/* Check the end of ADC1 calibration */
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
}

/****************************************
函数名称：u16 Read_ADC(void)
函数参数：无参
函数返回值：u16  表示ADC的返回值
函数功能：获取ADC的值，并返回
创建作者：王艇
创建时间：2021.5.26
联系方式：
修改作者：
修改时间：
修改说明：
****************************************/
u16 Read_ADC(void)
{
	u16 ADC_VALUE = 0;
	
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
	while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
	ADC_VALUE = ADC_GetConversionValue(ADC1);
	ADC_ClearFlag(ADC1, ADC_FLAG_EOC);

	return ADC_VALUE;
}

void adc_1_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;                  //独立模式      
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;                       //禁止扫面，单通道不需要扫描
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;                 //单次转换模式
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //不用外部触发
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;              //右对齐
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;                             //转换通道数 1
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
    
    	
	/* 配置ADC时钟为8分频，即9M */
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);

	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_13Cycles5);    

	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);   
	ADC_ResetCalibration(ADC1);                                         //初始化ADC校准器
                                                                        
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));                        //等待ADC校准寄存器初始化完成
	ADC_StartCalibration(ADC1);                                         //开始校准

	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));                             //等待校准完成
}

u16 get_adc(void)
{
	u16 value;
	/*读取ADC的值一定要调用此函数，因为前面配置为软件触发*/
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
	while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));
	value = ADC_GetConversionValue(ADC1);
	
	return value;
}
//为了AD的转换值更加准确，我们采用多次采集求平均的方式
u16 Get_Adc_Average(u8 times)
{
	u32 temp_val=0;
	u8 t;
	for(t=0;t<times;t++)
	{
		temp_val+=get_adc();
		delay_ms(1);
	}
	return temp_val/times;
}

串口实现

#include "stm32f10x.h"

void uart_init(u32 bound){
  //GPIO端口设置
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能USART1，GPIOA时钟
  
	//USART1_TX   GPIOA.9
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//复用推挽输出
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9
   
  //USART1_RX	  GPIOA.10初始化
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  
 
  //Usart1 NVIC 配置
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器
  
   //USART 初始化设置
 
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式
 
  USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1 
}

主函数main.c

/**
  ******************************************************************************
  * @file    Project/STM32F10x_StdPeriph_Template/main.c 
  * @author  MCD Application Team
  * @version V3.5.0
  * @date    08-April-2011
  * @brief   Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * THE PRESENT FIRMWARE WHICH IS FOR GUIDANCE ONLY AIMS AT PROVIDING CUSTOMERS
  * WITH CODING INFORMATION REGARDING THEIR PRODUCTS IN ORDER FOR THEM TO SAVE
  * TIME. AS A RESULT, STMICROELECTRONICS SHALL NOT BE HELD LIABLE FOR ANY
  * DIRECT, INDIRECT OR CONSEQUENTIAL DAMAGES WITH RESPECT TO ANY CLAIMS ARISING
  * FROM THE CONTENT OF SUCH FIRMWARE AND/OR THE USE MADE BY CUSTOMERS OF THE
  * CODING INFORMATION CONTAINED HEREIN IN CONNECTION WITH THEIR PRODUCTS.
  *
  * <h2><center>&copy; COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics</center></h2>
  ******************************************************************************
  */  

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f10x.h"
#include "adc.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
/**
  * @brief  Main program.
  * @param  None
  * @retval None
  */
int main(void)
{
	u16 temp = 0;						//	中间变量
	char str[20];						//	数组
	int i = 0;
	delay_init();						//	延时函数初始化
	uart_init(9600);				//	串口1函数初始化
	adc_1_Init();						//	ADC转换初始化 
  /* Infinite loop 	*/
  while (1)
  {
		USART_SendData(USART1, '|');
		delay_ms(1);
		temp = Get_Adc_Average(50); 
		temp = temp%10000;
		sprintf(str,"%d\r\n",temp); 
		for(i = 0; i < strlen(str); i++)
		{
			USART_SendData(USART1, str[i]);
			delay_ms(1);
		}
		strcpy(str,"");  
		delay_ms(100); 
		
  }
}


/******************* (C) COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics *****END OF FILE****/

实现效果如下：

薄膜压力传感器电路,单片机c语言,stm32,单片机,arm,压力传感器,薄膜,1024程序员节

HAL库实现:

main.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"    

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h" 
#include "string.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
ADC_HandleTypeDef hadc1;

UART_HandleTypeDef huart1;

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_ADC1_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	uint16_t AdcValue = 0;
	char str[30];
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		HAL_ADC_Start(&hadc1);      //开始
		while(HAL_OK != HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50));   //等待转换完成，50为最大等待时间，单位为ms
		if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
		{
			AdcValue=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);    //读取值	
			//准备串口输出
			sprintf(str, "AdcValue:%d\r\n",AdcValue);

			while(HAL_OK != HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str ,strlen(str),500));
		}
		HAL_ADC_Stop(&hadc1);      //结束
		HAL_Delay(200);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL6;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
  PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV2;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/**
  * @brief ADC1 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_ADC1_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN ADC1_Init 0 */

  /* USER CODE END ADC1_Init 0 */

  ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

  /* USER CODE BEGIN ADC1_Init 1 */

  /* USER CODE END ADC1_Init 1 */
  /** Common config
  */
  hadc1.Instance = ADC1;
  hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
  hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
  hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
  hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
  if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Configure Regular Channel
  */
  sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;
  sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
  sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_13CYCLES_5;
  if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN ADC1_Init 2 */

  /* USER CODE END ADC1_Init 2 */

}

/**
  * @brief USART1 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 9600;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */

  /* USER CODE END USART1_Init 2 */

}

/**
  * @brief GPIO Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

实现效果如下:

薄膜压力传感器电路,单片机c语言,stm32,单片机,arm,压力传感器,薄膜,1024程序员节