【正文】 SD 卡實現(xiàn)大容量存儲測試系統(tǒng)設(shè)計 . 陜西科技大學(xué)學(xué)報 ， 2020， 28(5): 97～ 101 [4] 史靈衛(wèi)，臧慶，胡慶生等 .HT7 激光湯姆遜散射信號處理電路設(shè)計 .核聚變與等離子體物理 .2020， 27（ 3）： 231～ 234 [5] Xiaowei Liu,Xuebin Lu,Rongyan Chuai nanofilm pressure and Actuators A,145(2020):42～ 45 [6] 周金運，張鵬飛，彭孝東等 .基于門控制模式的單光子探測電路設(shè)計 .光電技術(shù) 應(yīng)用 .2020， 25（ 4）： 304～ 307 [7] 趙慧玲 . APD 微弱光電信號探測技術(shù)研究 . 碩士 學(xué)位論文 . 長春 ： 長春理工大學(xué)， 2020 [8] 呂華 . 雪崩光電二極管 APD的特性與單光子探測研究 . 碩士 學(xué)位論文 . 廣州 ： 華南理工大學(xué)， 2020 [9] 尹麗菊，陳錢，顧國華等 .光子計算模式下的目標(biāo)探測與成像 .強激光與粒子束， 2020， 23（ 3） :821～ 824 [10] 景占榮，張金利，梁亮等 .微弱信號的調(diào)理電路設(shè)計和噪聲分析 .電子測量技術(shù)， 2020， 30（ 11） :40～ 42 [11] 畢滿清 ， 王黎明 ， 高文華 . 模擬電子技術(shù) . 北京 :電子工業(yè)出版社 ， [12] 吳月娥 . 基于超低功耗 MSP430 單片機的心電采集儀的設(shè)計與實現(xiàn) . 碩士 學(xué)位論文 . 南京 ： 東南大學(xué)， 2020 [13] 江濤 . 基于 GPRS 的能見度測量與傳輸系統(tǒng)設(shè)計 . 碩士 學(xué)位論文 . 南京 ： 南京信息工程大學(xué)， 2020 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 36 頁 共 38 頁 [14] 胡玉良 . 基于 FPGA 的分布式光纖測溫系統(tǒng) . 碩士 學(xué)位論文 . 太原 ：太原理工大學(xué)， 2020 [15] 于春霞 . 基于 ARM的向前散射能見度儀的設(shè)計 . 碩士 學(xué)位論文 . 青島 ：中國海洋大學(xué)， 2020 [16] 韓微微 . 基于 DSP 芯片的激光多普勒測速儀的設(shè)計 . 碩士 學(xué)位論文 . 大連 ： 大連理工大學(xué)， 2020 [17] 郝紅偉 ， 潘潮 . 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADS7804 與 51 單片機的接口及 C 程序設(shè)計 . 國外電子元器件， 2020， 8(4): 45～ 47 [18] 韓焱 ， 張艷花 ， 王康誼 .數(shù)字電子技術(shù) .北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020178。/*查詢等待 TF0 復(fù)位 */ TF0=0。 /*定時器 0，方式 1 */ TH0=th。 interval=interval5。/*讀轉(zhuǎn)換結(jié)果高 4 位 */ u=uh*256+ul。 /*等待轉(zhuǎn)換完成 */ RC=1； BYTE=0。int u。 sbit RC=P2^1。 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁 共 38 頁 6 結(jié)束語 本文設(shè)計針對社會熱點，采用廉價的 51 單片機及文件管理芯片 CH376 實現(xiàn)對空氣質(zhì)量指標(biāo) 的濃度監(jiān)測，而 SD 卡存儲又很好的解決了系統(tǒng)存儲容量大、長時間離線工作數(shù)據(jù)的安全問題 ，又具有 FAT 存儲格式，易于計算機通過USB 口對采集的數(shù)據(jù)作出分析處理，操作方面，簡化了整個系統(tǒng)的設(shè)計，具有很好的可靠性和可操作性。 (4)AD 轉(zhuǎn)化后，不管是多么精確的 AD 轉(zhuǎn)換器，總要有量化 誤差等一些列因素，使原始信號不能完全還原。重復(fù)以上步驟，最后 得到標(biāo)準(zhǔn)儀器與本系統(tǒng)測量計算所得值的一組數(shù)據(jù)。測量樣本可按一下方法獲取。這樣等到 SD 卡插入卡座并激活存儲測試裝置 的時候，整個系統(tǒng)就可以按照給定的工作方式開始工作 了。其次是初始化文件的讀操作，便于計算機對數(shù)據(jù)的回收訪問。 圖 AD 轉(zhuǎn)換流程 開始 初始化 啟動 AD 轉(zhuǎn)換 AD 轉(zhuǎn)換是否完讀取低 8 位 讀取高 4 位 完成 12 位轉(zhuǎn)換 是 否 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 26 頁 共 38 頁 數(shù)據(jù)存儲部分 因為 CH376 不單單是一個通用的 USBHOST 硬件接口芯片，還內(nèi)置了相關(guān)的USB 底層傳輸固件程序、 FAT 文件系統(tǒng)管理固件程序、 BulkOnly 協(xié)議傳輸固件程序，所以這里的單片機只需發(fā)出文件管理和文件讀寫命令就可以方便地實現(xiàn) 大容量存儲了。電路如圖 。 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 23 頁 共 38 頁 圖 卡座接口圖 電源模塊設(shè)計 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，電源是整個系統(tǒng)正常運行的基石，故而其設(shè)計至關(guān)重要。 SD 卡通過專用的 SD/MMC 卡的插座與 CH376 連接，增強了可移動性，同時也實現(xiàn)了 SD 卡的熱插拔和數(shù)據(jù)的安全讀寫保護(hù)。所以，越來越多的芯片開始集成這種通信協(xié)議。而借助軟件仿真又有速度慢和占用主機 CPU 時間等缺點。在具體的通信過程中，計算機主機只能選其中一種模式。存儲模塊以扇區(qū)為單位來存儲數(shù)據(jù)信息，而控制單元則用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)在存儲模塊中的傳輸以及與主機的接口。 SD 卡的技術(shù)是建基于 MultiMedia 卡（ MMC）格式上，但 SD 卡比 MMC 卡略厚。單片機與 CH376 的外部接口 電路如圖 所示 。 寫選通引腳 WR 接單片機的寫選通輸出，讀選通引腳 RD 接單片機的讀選通輸出，地址輸入一腳 A0 接單片機的 腳，中斷引腳接單片機的INT0 腳。 CH376S 的 其引腳圖如圖 所示 。這里，復(fù)位電路使用按鍵手動復(fù)位，使用 12MHz 晶振并匹配 30pF 電容組成晶振電路 [21][22]。 同時，該單片機支持計算機并口下載，簡單的數(shù)字芯片就可以制成下載線，僅僅幾塊錢的價格讓該型號單片機暢銷 10 年不衰。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash 存儲清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 38 頁 器、 256 字節(jié) RAM、 32 位 I/O 口線、看門狗定時器、 2 個數(shù)據(jù)指針、 三個 16 位 定時器 /計數(shù)器、 一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串行口、 片內(nèi)晶振及時鐘電路。 其中AT89S52 主要負(fù)責(zé)前部分的數(shù)據(jù)采集和對 CH376 的控制， CH376 主要負(fù)責(zé) SD 卡的存儲部分。 R/??? CS??? BUSY??????? MODE 獲取 轉(zhuǎn)換 獲取 DATE BUS 高阻態(tài) 有效數(shù)據(jù) 圖 AD 轉(zhuǎn)換盒讀取結(jié)果時序圖 對于 51 單片機而言，外部接 12MHz 的晶振，其脈沖寬度為 500ns，而 RD 引腳只要對外部進(jìn)行讀寫，就會產(chǎn)生有 6 個震蕩周期的脈沖，正好合適 AD 轉(zhuǎn)換器CS 腳的脈沖要求，故將 CS 腳與單片機上的 RD 腳連接， BYTE 引腳、 R/C 引腳和BUSY 引腳分別接單片機 P2 端口的對應(yīng)位置 [17～ 20]。 8us 后轉(zhuǎn)換完成，BUSY 引腳置為高電平， R/C 引腳電平也 同時 被拉高，同樣在 CS 引腳脈沖的下降沿時，將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀到數(shù)據(jù)總線上。 VANA 和 VDIG 為模擬電源和數(shù)字電源，應(yīng)該 同時接 +5V 電壓， 兩個模擬接地引腳 AGND1 和 AGND2 與數(shù)字接地引腳 DGND 也同時 接地。 圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 38 頁 VIN 為模擬信號輸入引腳。 ADS7804 為單通道輸入，它的模擬輸入電壓為177。本文設(shè)計的巴特沃斯高通濾波器 電路圖 如圖 所示。 在該電路仿真時，APD 及分壓電阻部分使用信號發(fā)生器代替，在電路前端輸入峰值為 50mV，頻率為清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 共 38 頁 1KHz 的正弦波 ，其輸出如下圖 所示，由仿真圖可知，前端電路基本滿足放大的需求 [11～ 14]。 C），性能穩(wěn)定，適合用于 一些 要求高初始精度、低溫度系數(shù)和低噪聲的精密應(yīng)用場合，是使用最廣泛的一類電阻器。這些都是信號處理應(yīng)用的理想選擇。 表 MAX4265 參數(shù)表 增益帶寬 300MHz 轉(zhuǎn)換速度（ Sn） 4000（ V/ns） 輸入電壓噪聲 8（ nV/√Hz） 雙電源供電電壓 177。 APD 在前端系統(tǒng)中 的傳感原理如圖 所 圖 APD 傳感原理 放大電路 的設(shè)計 經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的電信號很微弱，必需要經(jīng) 過放大處理才能方便測量等 后續(xù)工作。 在雪崩過程中，光生載流子在強 電場的作用下進(jìn)行高速定向運動，具很高動能的光生電子或空穴與晶格原 子發(fā)生 碰撞，使晶格原子電離產(chǎn)生二次電子 空穴對；二次電子 空穴對在電場的作用下獲得足夠的動能，又是晶格原子電離產(chǎn)生新的電子 空穴對，此過程像“雪崩”似的繼續(xù)下去。 APD 靈敏度高，響應(yīng)快，具有小型、不需要高壓電源等優(yōu)點。最 后， 放大 濾波 后的模擬信號 由 AD 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 ，經(jīng)由數(shù)據(jù)總線 送入單片機。 當(dāng)有大氣中有顆粒物 通過 時 ，入射光會照射到顆 粒物上，產(chǎn)生相應(yīng)強度的散射光，然后散射光被激光傳感器接收到并產(chǎn)生對 應(yīng)強度 大小 的光電流，光電流的強弱與顆粒物的直徑大小有關(guān)。 之后， SD 卡存儲的數(shù)據(jù)將被計算機回收進(jìn)行計算分析 等后期處理 。 本設(shè)計就以 SD 卡作為存儲介質(zhì)，在電路設(shè)計方面結(jié)構(gòu)簡單 ，在使用方面方便拔插，還有專門的 SD 卡管理芯片對其的讀寫等操作進(jìn)行管理，達(dá)到了很好的效果 [3]。 SD 系列記憶卡都是 SanDisk 完成測試后送交 SD 卡協(xié)會認(rèn)證規(guī)格，因此幾乎所有專利權(quán)都掌控在 SanDisk手上。 SD 卡 最早 是東芝在 MMC 卡技術(shù)中加入加密技術(shù)硬件而成，由于 MMC 卡可能會較易讓使用者復(fù)制數(shù)碼 音樂，東芝便加入這些技術(shù)希望令音樂業(yè)界安心。 2020 年 SM 卡的市場占有率超過 50%，但到了 2020 年下降到了 40%左右，并且還在快速滑落。 但其缺點是與單片機的接口 較復(fù)雜，尤其是 如果器件中隨機分布有壞塊，那么 在數(shù)據(jù)存儲時可能因位反轉(zhuǎn) 而造成存儲數(shù)據(jù)錯誤，這給芯片的直接應(yīng)用造成了 困難。 對于 Flash ROM， 由于 其存儲容量大、體積小、功耗低 、可 高速讀寫 、抗震動和成本低等一系列優(yōu)點 ，使其應(yīng)用廣泛。按照存儲信息的不同，隨機存儲器又分為靜態(tài)隨機存儲器（ Static RAM,SRAM)和動態(tài)隨機存儲器（ Dynamic RAM,DRAM)。 隨機存取存儲器一種存儲單元結(jié)構(gòu)，用于保存CPU 處理的數(shù)據(jù)信息。于是又開發(fā)出一種新型的存儲單元結(jié)構(gòu)同 EPROM 相似的快閃存儲器。除少數(shù)品種的只讀存儲器（如字符發(fā)生器）可以通用之外，不同用戶所需只讀存儲器的內(nèi)容不同。 顧名思義，就是說這清華 大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計說明書 第 5 頁 共 38 頁 種存儲器好像寫保護(hù)的軟盤， CDR 一樣只可以讀不可以寫，屬于非易失性存儲器 NVM（ NonVolatile Memory）?？捎眉す舛O管發(fā)出 波長一定的 激光光束，當(dāng)照射到空氣中的微粒上時， 將在微粒表面 發(fā)生散射， 散射光被光電傳感器接收。 散射法 散射法是目前微粒濃度測試 中 被應(yīng)用最為普遍的方法。 閃爍法利用了接收光的強度來反映濃度，這就要求有高精度、高質(zhì)量的光電探測器和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的支持，提高了測量的成本。 但該方法與被測微粒的流速關(guān)系很大，要求被測微粒的流速相對恒定，故其應(yīng) 用受到限制。連續(xù)取樣法是傳統(tǒng)的微粒檢測手段之一，其優(yōu)點是測量精度高，但缺點是測量的工序復(fù)雜，需要不斷地更換濾紙。 讓 空氣從粗頭進(jìn) 入 ，細(xì)頭 排 出， 就被截留在濾芯上。然而 其缺點是 需 要 人工 稱重， 導(dǎo)致程序繁瑣費時，不能 夠 實時 地 監(jiān)測，給檢測數(shù)據(jù)的實時發(fā)布帶來不便。 所以 本設(shè)計針對這一 社會熱點 問題，設(shè)計了采用廉價的 51 單片機和 CH376 芯片為核心 的采集存儲系統(tǒng) ，將采集的 大量 數(shù)據(jù)存