基于SPCE061A的多路数据采集系统设计说明.doc

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1、题目名称多路数据采集系统学院名称信息科学与技术学院所属专业电路与系统学生冉均均学号2011020781地址：xc2007_2007163.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：SPCE061ARS485SPCE061A单片机概述SPCE061A是继μ′nS

2、P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；■置2K字SRAM，置32KFLASH；■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

3、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2μA3.6V；■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；■置在线仿真电路接口ICE（In-CircuitEmulator）；■具有能力；■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

4、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：（1）现场模拟信号产生器。（2）七路数据采集器。（3）主控器。现场信号产生器主控器八路数据采集器数据显示地址显示地址、数据、时钟图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）。2．八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、1

5、V、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核具有模块化的结构。R/V变换ICL8038F/V变换SPCE061ARS485接口LED显示按键RS485接口S

6、PCE061ALSPEAKER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L

7、ED显示电路组成。系统中的喇叭部分电路是发挥部分容，它用于语音提示和语音报警。R/V变换ICL8308按键LED显示LSPEAKER1V到5V转0.66V到3.3V电路R/V变换SPCE061A主机SPCE061A从机RS485接口RS485接口图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