多路数据采集系统的设计与实现

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1、２０１２年１１月１日现代电子技术Ｎｏｖ．２０１２第３５卷第２１期ＭｏｄｅｒｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｉｑｕｅＶｏｌ．３５Ｎｏ．２１多路数据采集系统的设计与实现沙晶晶，董洪军，李蒙（江苏信息职业技术学院，江苏无锡２１４１５３）摘要：设计了一个基于ＡＲＭ芯片的多路数据采集系统，可以实现对８路数据的采集，信号的采集方式可以是单路采集也可以是多路循环采集，控制信号可通过触摸屏或上位机控制输入，数据采集的结果以数字和图形的方式在液晶屏上实时显示。经软硬件综合调试，验证了方案的可行性。关键词：数据采集；ＡＲＭ；液晶显示器；Ａ／

2、Ｄ转换；ＳＴＭ３２中图分类号：ＴＮ９１１．７－３４文献标识码：Ａ文章编号：１００４－３７３Ｘ（２０１２）２１－００５９－０３Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍＳＨＡＪｉｎｇ－ｊｉｎｇ，ＤＯＮＧＨｏｎｇ－ｊｕｎ，ＬＩＭｅｎｇ（ＪｉａｎｇｓｕＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｘｉ２１４１５３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅ

3、ｄｏｎＡＲＭ．Ｉｎｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ，ｅｉｇｈｔ－ｃｈａｎｎｅｌｄａｔａａｃｑｕｉｓｉ－ｔｉｏｎｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｔｈｒｏｕｇｈｓｉｎｇｌｅｃｈａｎｎｅｌａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｒｍｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌｃｙｃｌｉｎｇａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ．Ｃｏｎｔｒｏｌｓｉｇｎａｌｓｃａｎｂｅｉｎｐｕｔｂｙｔｏｕｃｈ－ｓｃｒｅｅｎｏｒＰＣ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｃａｎｂｅｄｉｓｐｌａｙｅｄｏｎｔｈｅＬＣＤｉｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆｎｕｍｂｅｒｏｒｇｒａｐｈｉｃｉｎｒｅ

4、ａｌｔｉｍｅ．Ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｄｅｂｕｇｇｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｃｈｅｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ＡＲＭ；ＬＣＤ；Ａ／Ｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ＳＴＭ３２ＲＳ４８５差分方式接口，以提高通信速度与传输距离。０引言该方案存在不足之处是：Ａ／Ｄ接口和ＲＳ４８５接口编程随着物联网技术的发展与应用，Ａ／Ｄ数据采集是不方便，采集信号的频率范围和速率较低，实用性不大。［４］其中一项重要的研究课题，Ａ／Ｄ多路采集系统实现方（２）基于ＣＰＬＤ

5、的数据采集系统案可以多种，通过对三种实现方案进行比较，最终采用采用ＣＰＬＤ对Ａ／Ｄ芯片的采集控制，通过ＵＳＢ接ＳＴＭ３２系列ＡＲＭ芯片进行设计。ＳＴＭ３２是基于口传输给上位机，优点是可以实现高的采集速率和采集ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３内核的３２位处理器，具有杰出的功耗精度，有着较大的实用性，但难点之处是ＣＰＬＤ对Ａ／Ｄ控制以及众多的外设，并具有极高的性价比，目前正逐模块的控制，及单片机对ＵＳＢ的配置。渐抢占了电子领域原有的５１、ＡＶＲ的市场。本设计中（３）基于ＡＲＭ的数据采集系统［１］采用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６作为主控制

6、器，该芯片配置本方案主控器采用ＳＴＭ３２系列的ＡＲＭ芯片，方丰富，便于今后的系统功能扩展。案如图１所示。１方案比较与论证为实现多路数据采集要求，提出如下三种设计方案：［２－３］（１）基于单片机的数据采集系统本方案采用双单片机的方法，即在数据采集的远端、近端均采用单片机控制，远端完成数据的采集、抽图１基于ＡＲＭ的数据采集系统框图样、发送；近端完成数据的接收、校验、处理和显示等，键此方案中Ａ／Ｄ转换器为ＡＲＭ芯片内置，采集的盘控制数据显示。在近端与远端的通信中，采用方式、起始时间和持续时间由上位机通过ＲＳ２３２口控制，数据通过

7、ＵＳＢ接口传输至上位机保存。考虑到使收稿日期：２０１２－０６－０６用笔记本作为控制上位机时没有２３２接口，使用ＵＳＢ基金项目：江苏省２０１１年大学生实践创新训练资助项目６０现代电子技术２０１２年第３５卷转２３２的电缆提供ＲＳ２３２控制信息。ＳＤ卡模块，ＵＳＢ转２３２模块等几个部分组成。由于Ａ／Ｄ芯片内置，芯片价格也便宜，电路设计较（１）主控制器前面的简单，且ＡＲＭ自带的Ａ／Ｄ采集方式多样，并可采用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＢＴ６作为ＭＣＵ，其性价比很以通过配置ＡＲＭ芯片内相应的寄存器就可以实现，因高，该芯片具有２０ＫＢＳＲＡＭ、

8、１２８ＫＢＦＬＡＳＨ、３个普此实现简便。考虑到后面的扩展需要和应用的广泛与通的１６位定时器、１个１６位的高级定时器、２个ＳＰＩ、实用性，本设计采用此方案。２２个ＩＣ、３个串口、１个ＵＳＢ、１个ＣＡＮ、２个１２位的ＡＤＣ、５１个通用Ｉ／Ｏ口。因为主控器ＳＴＭ３２是３．３Ｖ［５－７］２系统设计原理供电的，所