题t目：基于凌阳61板的多路数据采集系统

题t目：基于凌阳61板的多路数据采集系统内容摘要：

这可由脉冲的有无来体现。 数字信号的特点是，它只代表某个瞬时的量值，不是连续的信号。 数字信号是由某些类型的传感器或仪器输出，它在线路上 的 传送形式有两种 ：一种是并行方式传送；另一种是串行方式传送。 数字信号对传送线路上的不完善性（畸变、噪声）不敏感，这是因为只需检测脉冲的有无来获取信号，至于信号的精确度（幅值、连续时间）是无关紧要的。 数字信号输入 到 微处理器后，常常需要进行码制转换的处理，如 BCD 码转换成 ASCII 码，以便显示数字信号。 开关信号处理 开关信号主要由各种开关器件，如按扭开关、行程开关和继电器触点 等。 开关信号的处理主要是监测开关器件的状态变化。 二次数据计算 把直接由传感器采集到的数据称为一次数据， 通过对一次数据进行某种数学运 算而获得的数据称为二次数据。 二次数据计算主要有平均、累计、变化率、差值、最大值和最小值等 数据存储 数据存储就是按照一定的时间间隔，定期将某些重要数据存储在外部存储器上。 人机联系 人机联系是指操作人员通过键盘和 LED 显示装置与数据采集系统对话 对系统的运行方式、采样周期等参数进行设制。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 第三章 系统硬件电路设计 系统结构图 S P C E 0 6 1 Ac d 4 0 5 2放 大 器L E D热 电 偶 的温 度 信 号 图 系统结构图 图 为系统结构图，它分为多路转换开关 cd405放大器、凌阳 61 单片机、 LED显示器，其中凌阳 61 单片机是数据采集系统的重点。 硬件连接图 IN P+ IN PE 12 2 U FC 10 .1 U F+ 8 V 8 VR 11 0 KW 11 0 KR 21 0 KR 31 0 0 KR 41 0 0 KG N D 8 V 8 VR 53 0 0 KW 21 0 0 K++R 61 0 0 KR 71 0 0 K+ 8 V+ 8 VT 1T 2 V+ V+T 3c h 4C D 4 0 5 2XYX 1X 2X 3X 4Y 1Y 2Y 3Y 4A BIN HL E DIO B 0 IO B 1IO B 2IO B 3ABV D DV S SV E ES P C E 0 6 1 AV D DV S SV +V 图 硬件连接图 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 热电偶与 cd4052 的连线图 c d 4 0 5 2X 0X 1X 2X 3Y 0Y 1Y 2Y 3V D D V S S V E E热 电 偶 1热 电 偶 2热 电 偶 3热 电 偶 4X 0Y 0X 1Y 1X 2Y 2X 3Y 3 图 热电偶与 cd4052 的 连线图 其中 1 号热电偶为 S 型热电偶、 2 号热电偶为 K 型热电偶、 3 号热电偶为 E 型热电偶、 4 号热电偶为 B 型热电偶 多路转换开关 cd4052 CD4052 的引脚功能见图。 CD4052 相当于一个双刀四掷开 关 ,具体接通哪一通道 ,由输入地址码 AB来决定。 其真值表见表 1。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） c d 4 0 5 2Y .O /IA B IN HX 0X 1X 2X 3Y 0Y 1Y 2Y 3V D D V S S V E EX .O /I 图 CD4052 引脚功能图 表 1： CD4052 真值表 输入状态 接通通道 INH B A 0 0 0 X0,Y0 0 0 1 X1,Y1 0 1 0 X2,Y2 0 1 1 X3,Y3 1 均不接通 本设计是通过凌阳 61 板的 IOB IOB3 口 控制 cd4052 的 A、 B 引脚来改变采集通道的，四个不同类型的热电偶 的连接如图 所示 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 通用放大电路 IN P+ IN PE 12 2 U FC 10 .1 UF+ 8 V 8 VR 11 0 KW 11 0 KR 21 0 KR 31 0 0 KR 41 0 0 KG N D 8 V 8 VR 53 0 0 KW 21 0 0 K++R 61 0 0 KR 71 0 0 K+ 8 V+ 8 VT 1T 2 V+ V+T 3c h 4 图 通用放大器电路图 图 为通用（直接耦合）放大电路。 +INP、 INP 为输入信号端，可以接热电偶输出信号或其它传感器输出的毫伏信号，经 E C1 滤波以消除高频干扰， W1 为放大电路的调零电位器， W2 为放大电路的调满电位器，可根据需要将放大电路的输出电压 +V、V调至 2V 或 5V，该电路具有高输入阻抗和高共模抑制比的特点，差动输入，差动输出；调零和调满相互独立，互不干扰。 这样既可减少电路调节的工作量，又可提高调节精度。 我们在 具体应用时，放大器选用具有低温漂、低失调电压、低偏置电流的 OP07，考虑到5V 的电压输出，放大器的电源采用177。 8V， W W2 选用精密多圈电位器，电阻也精心挑选，特别是 R R R R7 要一致，以确保高共模抑制比 SPCE061A 简介 随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理等领域。 凌阳的 16 位单片机就是为适应这种发展而设计的。 它的 CPU内核采用凌阳最新推出的 181。 ‟nSP™16位微处理器芯片（以下简称 181。 ‟nSP™）。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 围绕 181。 ‟nSP™所形成的 16 位 181。 ‟nSP™系列单片机采用的是模块式集成结构，它以 181。 ‟nSP™内核为中心集成不同规模的 ROM、 RAM 和功能丰富的各种外设接口部件，如 图 所示。 图 181。 ‟nSP™系列单片机模块式集成结构 181。 ‟nSP™内核是一个通用的核结构。 除此之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小或可有可无。 借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可形成各种不同系列派生产品，以适合不同的应用场合。 这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本。 181。 ‟nSP™家族有以下特点 : 体积小、集成度高、 可靠性好且易于扩展 181。 ‟nSP™家族把各功能部件模块化地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。 另外，模块化的结构易于系统扩展，以适应不同用户的需求。 具有较强的中断处理能力 181。 ‟nSP™家族的中断系统支持 10 个中断向量及 10 余个中断源，适合实时应用领域。 高性能价格比 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 181。 ‟nSP™家族片内带有高寻址能力的 ROM、静态 RAM 和多功能的 I/O 口。 另外，181。 ‟nSP™的指令系统提供具有较高运算速度的 16 位 16 位的乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了 DSP 功能，使得 181。 ‟nSP™家族运用在复杂的数字信号处理方面既很便利，又比专用的 DSP 芯片廉价。 功能强、效率高的指令系统 181。 ‟nSP™指令系统的指令格式紧凑，执行迅速 ,并且其指令结构提供了对高级语言的支持 ,这可以大大缩短产品的开发时间。 低功耗、低电压 181。 ‟nSP™家族采用 CMOS 制造工艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式，极大地降低了其功耗。 另外， 181。 ‟nSP™家族的工作电压范围大，能在低电压供电时正常工作，且能用电池供电。 这对于其在野外作业等领域中的应用具有特殊的意义。 SPCE061A 是继 181。 ’ nSP™系列产品 SPCE500A 等之后凌阳科技推出的又一款 16 位结构的微控制器。 与 SPCE500A 不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能， SPCE061A 里只内嵌 32K 字的闪存（ FLASH）。 较高的处理速度使 181。 ’ nSP™能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。 因此，与 SPCE500A相比，以 181。 ’ nSP™为核心的 SPCE061A 微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。 性能 16 位 181。 ’ nSP™微处理器； 工作电压 (CPU) VDD 为 到 (I/O) VDDH 为 到 ； CPU时钟： 到 ；内置 2K字 SRAM； 内置 32K FLASH； 可编程音频处理； 晶体振荡器。 系统处于备用状态下 (时钟处于停止状态 )，耗电仅为2181。 A *； 2 个 16 位可编程定时器 /计数器 (可自动预置初始计数值 )； 2 个 10 位内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） DAC(数 模转换 )输出通道； 32 位通用可编程输入 /输出端口； 14 个中断源可来自定时器 A / B，时基， 2 个外部时钟源输入，键唤醒； 具备触键唤醒的功能； 使用凌阳音频编码 SACM_S240 方式 ( 位 /秒 )，能容纳 210 秒的语音数据； 锁相环 PLL 振荡器提供系统时钟信号； 32768Hz 实时时钟； 7 通道 10 位电压模 数转换器 (ADC)和单通道声音模 数转换器； 声音模 数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能； 具备串行设备接口； 具有低电压复位 (LVR)功能和低电压监测 (LVD)功能； 内置在线仿真电路 ICE（ In Circuit Emulator）接口； 具有保密能力； 具有WatchDog 功能。 的结构图 图 SPCE061A的结构图 应用领域 家用电器控制：冰箱、空调、洗衣机等白色家电 仪器仪表：数字仪表（有语音提示功能） 电表、水表、煤气表、暖气表 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 工业控制 智能 家居控制器 通讯产品：多功能录音电话、自动总机、语音信箱、数字录音系统产品 医疗设备、保健器械（电子血压计、红外体温检测仪） 体育健身产品（跑步机等） 电子书籍（儿童电子故事书类）、电教设备等 语音识别类产品（语音识别遥控器、智能语音交互玩具等） SPCE061A 单片机硬件结构 从结构图中可看出 SPCE061A 的结构比较简单其芯片内部集成了 ICE (在线实时仿真 /除错器 )、 FLASH (闪存 )、 SRAM (静态内存 )、通用 I/O 端口、定时器 /计数器、中断控制、 CPU 时钟锁相环 (PLL)、 ADC (模拟数字转换器 )、 DAC (数字模拟转换器 )输出、 UART (通用异步串行输入输出接口 )、 SIO (串行输入输出接口 )、低电压监测 /低电压复位等模块 ，各个模块 之间存在着直接或间接的关系 181。 ’nSP™ 的内核 181。 ’nSP™ 的核心由总线、 ALU算术 逻辑运算单元、寄存器组、中断系统及堆栈等部分组成。 其结构如图 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 图 181。 ’nSP™ 的内核结构 和大多数单片机一样， 181。 ’nSP™ 与大多数 CPU 一样，提供了基本的算术运算与逻辑操作指令，加法、减法、比较、补码、异或、或、与、测试、写入、读出等 16 位算术逻辑运算及数据传送操作。 只要稍加留意就可以看见 181。 ’nSP™ 的移位器 shifter 就串接在 ALU 的前面，也就是说，操作数在经过移位处理后，马上会进入 ALU 进行算数逻辑运算。 所以， 181。 ’nSP™ 的移位指令都是复合式指令，一个指令会同时完成移 位和算术逻辑运算。 程序设计者可利用这些复合式的指令，撰写更精简的程序代码，进而增加程序代码密集度 (Code Density)。 在微控制器应用中，如何增加程序代码密集度是非常重要的问题；提高 程序代码密集度可以减少程序代码的大小，进而减少 ROM 或 FLASH 的需求，以降低系统成本与增加执行效能。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 除了普通的 16 位算。