arm嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計報告高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(已修改)
2025-05-25 18:58 本頁面
【正文】 《嵌入式系統(tǒng)二》課程設(shè)計報告高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計班級:學(xué)號:姓名:指導(dǎo)教師：設(shè)計日期：2013年7月1日 至 2013年7月5日設(shè)計題目：基于ARM的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計的主要內(nèi)容：設(shè)計嵌入式技術(shù)作為主處理器的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，基于S3C44B0X處理器的高速、高精度、多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，設(shè)計出一套通用性較強的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實現(xiàn)高速和高精度信號采集，顯示及傳輸?shù)裙δ?。并討論如何提高系統(tǒng)的速度、穩(wěn)定性和可擴展性。 指導(dǎo)教師： 2013年6月30日教師評閱意見書：評閱教師： 2013 年 月 日 摘 要近年來，隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，如何對數(shù)據(jù)進行采集和處理顯得越發(fā)重要，數(shù)據(jù)采集的速度和精度是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的兩個主要方向。單片機、ARM、DSP 等各種微處理器的廣泛應(yīng)用，為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了一個有效的平臺。對信號進行高速和高精度的采集以及對采集數(shù)據(jù)處理的研究和設(shè)計是本課題的主要任務(wù)。本文基于ARM7S3C44B0X處理器的高速、高精度、多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用ARM7S3C44B0X豐富的功能接口和較高的工作頻率，實現(xiàn)對信號的采集和數(shù)據(jù)處理的功能。本文介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對本系統(tǒng)的主要芯片進行了選型尤其是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7663的接口電路。將系統(tǒng)化分成各個功能單元并對各個功能模塊進行分析。并提供了原理圖和總體電路圖，并編寫了程序代碼，最后提出了關(guān)于高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計的觀點。該系統(tǒng)具有成本低、功耗低、識別性能強及智能程度高等優(yōu)點，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：ARM，S3C44B0X，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，AD7663一．緒論隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集裝置具有越來越廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，受產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本等多方面因素影響，通常需要對工業(yè)現(xiàn)場的一些參數(shù)進行監(jiān)控。數(shù)據(jù)采集裝置是解決這一問題的有效手段。在科學(xué)研究中，應(yīng)用數(shù)據(jù)采集裝置可獲得被測對象的動態(tài)信息，是研究瞬間物理過程的有力工具, 也是獲取科學(xué)奧秘的重要段之一。在生產(chǎn)實踐中，為了得到我們需要的數(shù)據(jù)，通常需要將一些由傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。再通過計算機或者處理系統(tǒng)進行相應(yīng)的處理。這種過程即被稱為數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集裝置在各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，己滲透到了工業(yè)現(xiàn)場、地質(zhì)勘測、醫(yī)藥器械、電子通信、航空航天等各個領(lǐng)域，為人類更好的獲取各種信息提供了便利的條件。綜上可知，研究通用化高精度數(shù)據(jù)采集技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以有效提高生產(chǎn)管理的自動化水平，對于提高我國勞動生產(chǎn)率和推動經(jīng)濟發(fā)展具有非常重要的意義。 論文的主要內(nèi)容本文以基于ARM的嵌入式系統(tǒng)為核心，并綜合應(yīng)用高精度數(shù)據(jù)采集方法和網(wǎng)絡(luò)通信接口技術(shù)，實現(xiàn)了基于ARM的通用高精度數(shù)據(jù)采集裝置。在分析國內(nèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮到數(shù)據(jù)的采集速度、精度和系統(tǒng)可擴展性， ARM7微控制器S3C44B0X，設(shè)計出一套通用性較強的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實現(xiàn)了高速和高精度信號采集，顯示及傳輸?shù)裙δ?。二．?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)本文設(shè)計了一種基于ARM7S3C44B0X處理器的高速、高精度、多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它的主要設(shè)計目標(biāo)是：(1) 實時性強。系統(tǒng)的主要工作是對大量的過程狀態(tài)參數(shù)實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、進行實時數(shù)據(jù)分析等。因此要求硬件上必須要有實時時鐘和優(yōu)先級中斷信息處理電路。(2) 可靠性高。他是系統(tǒng)設(shè)計的一個重要要求。由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往是安放在被控對象的工作環(huán)境中，所以不僅溫度、濕度大，而且腐蝕多，干擾也很多，要求系統(tǒng)有較好的抗干擾能力和采集速度。(3) 結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，性能優(yōu)良。 系統(tǒng)的整體設(shè)計 本文設(shè)計的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有硬件和軟件兩部分組成。而硬件部分主要完成數(shù)據(jù)采集、存儲功能，軟件部分則完成對硬件控制、對采集數(shù)據(jù)進行處理。該系統(tǒng)的控制核心S3C44B0X。它為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了高性價比和高性能的微控制器解決方案。為了降低成本，S3C44B0X提供了豐富的內(nèi)置部件：8KB Cache，可選的內(nèi)部SRAM，LCD控制器，帶自動握手的2通道UART，4通道DMA，系統(tǒng)管理器（片選FP/EDO/SDRAM控制器），帶PWM功能的5通道定時器，I/O端口，RTC，8通道10為ADC，IIC總線接口，IIS總線接口，同步SIO接口和PLL倍頻器。S3C44B0X采ARM7TDMI內(nèi)核。它低功耗，精簡，出色和全靜態(tài)的設(shè)計特別適用于成本和功耗敏感的應(yīng)用。同樣S3C44B0X還采用了一種新的總線結(jié)構(gòu)，即SAMBAII(SAMSUNG ARM CPU 嵌入式微處理器總線結(jié)構(gòu))。S3C44B0X的顯著特性時它的CPU核，是由ARM公司設(shè)計的16或32位的ARM7TDMI最高為66MHz的 RISC處理器。微處理器S3C44B0X提供全面的，通用的片上外設(shè)，大大減少了系統(tǒng)電路中除處理器以外的元器件配置，從而最小化系統(tǒng)的成本。系統(tǒng)以S3C44B0X為數(shù)據(jù)采集模塊核心處理器，采用模塊化方法設(shè)計，按照功能的不同，分為電源電路、通道選擇電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、通信電路、多路開關(guān)及信號調(diào)理電路、計算機人機交互界面部分，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖22所示模擬通道二……模擬通道七模擬通道八模擬轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩存模擬通道一多路開關(guān)電壓跟隨微處理器顯示鍵盤22 高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路框圖數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作流程：傳感器輸入的模擬信號經(jīng)過信號調(diào)理電路的處理（包括隔離、變換、放大、濾波等各種處理）以滿足數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片對輸入電平和信號質(zhì)量的要求，然后通過多路開關(guān)進行信號選擇，選通的信號由高性能高速電壓反饋放大器AD8021的進一步的處理獲得更精確，精度更高的模擬信號，在微處理器的控制下模擬信號通過16位逐次漸近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7663的轉(zhuǎn)換處理存入數(shù)據(jù)緩存，進一步通過S3C44B0X處理器的控制的顯示、鍵盤模塊實現(xiàn)人機交換功能。同時多路開關(guān)的選擇與控制有微處理器控制。軟件部分的設(shè)計分為兩個部分，分別為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制軟件和數(shù)據(jù)程序處理兩個部分。軟件設(shè)計共包括五部分：通道選擇，數(shù)據(jù)采集處理，數(shù)據(jù)存儲，
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