多路数据采集系统1.doc

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多路数据采集系统摘要 关键词: SPCE061A,RS485   本系统采用双CPU控制,主机与从机的CPU都是使用SPCE061A单片机。从CPU负责采集七路数据,同时应答主CPU发送的命令。主CPU进行数据处理,数据显示,键盘输入,系统报警,语音播报通道的电压值。在主CPU与从CPU的通讯中,采用国际标准的RS485差分方式接口,使通讯的速率和传输距离均大于RS232的标准接口方式,并且用线最少(只要两根)。本系统实现了一种具有语音播报、语音提示的高性能、高智能的实用型远距离多路数据采集系统。 SPCE061A单片机概述   SPCE061A是继m’nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。目前有两种封装形式:84引脚的PLCC84封装和80引脚的LQFP80贴片封装。主要性能如下: ■16位m’nSP微处理器; ■工作电压:VDD为2.4~3.6V(cpu), VDDH为2.4~5.5V(I/O); ■CPU时钟:32768Hz~49.152MHz ; ■内置2K字SRAM、内置32K FLASH; ■可编程音频处理; ■32位通用可编程输入/输出端口; ■32768Hz实时时钟,锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号; ■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DAC(数-模转换)输出通道; ■7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道语音模-数转换器; ■声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器自动增益控制(AGC)功能; ■系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)耗电小于2mA@3.6V; ■具备触键唤醒的功能; ■14个中断源:定时器A / B,2个外部时钟源输入,时基,键唤醒等; ■使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒),能容纳210秒的语音数据; ■具备异步、同步串行设备接口; ■具有必威体育官网网址能力; ■具有WatchDog功能(由具体型号决定) 一、设计功能及要求 1.1 设计要求   设计一个八路数据采集系统,系统原理框图如图1所示,要求主控器能对50米以内的各路数据,通过串行传输线进行采集和显示。具体设计任务是:现场模拟信号产生器。 七路数据采集器 主控器。 图1 系统电路框图 1.2 系统功能 1、实现现场模拟信号产生器,即通过自制一正弦波信号发生器,利用可变电阻改变振荡频率,使频率在200Hz~2kHz范围变化,再经频率电压变换后输出相应1~5v直流电压(200Hz对应1v,2kHz对应5v) 2、路数据采集器 数据采集器第一路输入自制1V~5V直流电压,第2~7路分别输入来自直流源的5V、4V、3V、2V、1V、0V直流电压(各路输入可由分压器产生,不要求精度)。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号,在经并/串变换电路,用串行码送入传输线路。 3、主控器通过串行传输线路对各路数据进行 采集和显示。采集方式包括循环采集(即1路、2路……7路、1路……)和选择采集(任选一路)二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。 4、主机实现语音操作提示和播放各通道电压的功能,故障报警功能。 二、方案设计与论证 图 系统框图 3.2 系统的各部分电路设计 3.2.1 主机电路   本系统是基于61板实现的,主机的系统电路如图5所示,其中61板的电路主要包括MIC输入电路、音频输出电路、电源部分、PROBE接口电路。所以在主机的电路中,只需外接按键电路、三个LED电路、RS485接口电路 图 主机系统电路图 3.2.2 从机系统电路   从机系统的电路如图6所示,由于SPCE061A内置7路10位AD电路,采样的电压范围为0-3.3V,所以在采样0-5V的电压时候,需要外接分压电阻。另外,从机系统的还有一个RS485接口电路。 图 从机系统电路图 3.2.2 数码显示电路   本系统的显示部分采用3个数码管显示,数码管电路采用“共阴”“动态”连接,阴极公共端(com)由晶体管推动,详细电路如图7所示。 图 数码显示电路 3.2.3 键盘输入电路      本系统使用4*3键盘,它的详细电路如图8所示。 3.2.4 模拟信号产生器   本系统使用的模拟信号产生器电路由两部分组成:1、正弦波信号发生器2、频率电压变换电路。1.正弦波信号发生器正弦波信号发生器电路如图9所示,其中ICL8038V/F转换芯片,该IC属于积分型施密特压控多谐振荡器,工作范围为:0.001Hz~300kHz,完全可以达到设计要求。调节滑动电阻可改变正弦波的输出频率。 图7 正弦波信号发生器 2、频率电压变换电路   频率电压变换电路如图10所示,它的输入信号为正弦波信号。正弦波信号经放大,变为方波信号作为LM331芯片的输入信

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