基于SPCE061A多路数据采集系统设计.docVIP

题目名称 多路数据采集系统 多路数据采集系统 摘要:本系统采用双CPU控制，主机与从机的CPU都是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）。 关键词：SPCE061A RS485 SPCE061A单片机概述 SPCE061A是继μ′nSP系列产品SPCE500A等之后推出的又一个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μ′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； ■2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始数值）； ■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2μA@3.6V； ■14个中断源：定时器A/B，2个外部时钟输入，时基，键唤醒等； ■具备触键唤醒的功能； ■使用音频编码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； ■内置在线仿真电路接口ICE（In-Circuit Emulator）； ■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．功能要求 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1 V，2KHz对应5V）。 2．八路数据采集器第一路输入自制1V~5V直流电压，第2~7路分布输入来自直流源的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位二进制信号，在经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。 3．主控制器通过串行传输线路多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 该方案的系统原理图如图2所示，它使用SPCE061A单片机作CPU，该CPU内核具有模块化的结构。 图2系统框图 方案说明: 该方案采用现场模拟信号发生器通讯方式，实现起来更具结构化，编程方便。SPCE061A内置的A/D电路、32Kflash以及在线调试、下载功能，使得开发时间大大缩短。另外，SPCE061A具有音频处理功能，只要调用库函数即可实现音频编程，所以可以用来扩展系统的语音播放、以及语音报警功能。 三．硬件电路 3.1系统电路框图及说明 本系统的电路框图如图3所示。从机系统要求的现场模拟信号产生器（1V~5V）采用正弦波发生器及F/V变换电路实现的。主机及从机的通讯使用RS485接口实现的。主机系统硬件部分主要由RS485接口电路、键盘输入、喇叭电路以及LED显示电路组成。系统中的喇叭部分电路是发挥部分内容，它用于语音提示和语音报警。 图3系统框图 3.2系统的各部分电路 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4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4 3.2.2 从机系统电路 从机系统的电路如图5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5 3.2