《毕业论文：多路数据采集系统 》.doc

多路数据采集系统 7 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 方案一：　　该方案的系统原理框图如图2所示，它能完成所要求的功能。但是存在不足之处是：编程不方便，主要是A/D接口和RS485接口编程不方便。 图2 方案一系统框图 方案二： 　　该方案的系统原理框图如图3所示，它使用SPCE061A单片机作CPU，该CPU内核具有模块化的结构。 图4 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5　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6　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7　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。 图8　按键电路 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