【正文】 AD7865具有硬件和軟件兩種通道選擇方式由引腳H/ S控制，其中，SLlSL4實(shí)現(xiàn)硬件通道選擇。在我們系統(tǒng)中使用內(nèi)部Flash，所以兩管腳需經(jīng)上拉電阻把管腳設(shè)置為高電平。BOOT1:0=00 選擇引導(dǎo)CS0 控制的8 位存儲(chǔ)器。目前JTAG插座有兩種標(biāo)準(zhǔn)：14針接口與20針接口本系統(tǒng)使用的是20針接口。ARM的復(fù)位電路，其中/MR是手工復(fù)位輸入端低電平有效；RESET與/RESET是復(fù)位輸出端，兩引腳都是開(kāi)漏引腳，所以要分別接下拉電阻與上拉電阻；SDA 是雙向數(shù)據(jù)線，也是開(kāi)漏引腳需接上拉電阻；SCL是時(shí)鐘信號(hào)輸入端；WDI為看門(mén)狗信號(hào)輸入引腳，否則芯片發(fā)出復(fù)位信號(hào)。 復(fù)位芯片的復(fù)位門(mén)檻的選擇至關(guān)重要，一般應(yīng)當(dāng)選擇微控制器的IO口供電電壓范圍為標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)復(fù)位邏輯需要一個(gè)復(fù)位信號(hào)才能工作。片內(nèi)的PLL電路兼有頻率提高與信號(hào)提純的作用，因此可以通過(guò)外部較低的時(shí)鐘信號(hào)的輸入，獲得較高的系統(tǒng)工作頻率，避免了高頻時(shí)鐘的輸入，所引起的高頻信號(hào)噪聲。LPC2294使用的是無(wú)源晶振。而大多數(shù)基于ARM7處理器核的微控制器都有調(diào)試接口，這部分在芯片實(shí)際工作時(shí)不是必需的，但因?yàn)檫@部分在開(kāi)發(fā)時(shí)很重要，所以也把這部分也歸入最小系統(tǒng)中但是只有了一塊LPC2294處理器自己是不能獨(dú)立工作的，必須給它供電、加上時(shí)鐘信號(hào)、提供復(fù)位信號(hào)，如果芯片沒(méi)有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，則還要加上存儲(chǔ)器系統(tǒng)，然后嵌入式處理器芯片才可能工作。在進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的時(shí)候，MCU的中斷也是我們非常關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。LPC2294在使用中最方便的還是其所具有的外部總線，它可以讓用戶可以很簡(jiǎn)單的擴(kuò)展存儲(chǔ)器，而且也可以非常容易的掛接其它的外部器件例如本系統(tǒng)中所使用的AD與串口擴(kuò)展芯片。下面將詳細(xì)介紹所使用的LPC2294的幾個(gè)基本功能模塊與其管腳連接：系統(tǒng)中使用了LPC2294的兩個(gè)UART，作為我們串口通信接口。根據(jù)第二章選型標(biāo)準(zhǔn)：主控制模塊采用LPC2294作為系統(tǒng)的核心CPU；數(shù)據(jù)采集模塊以AD7865作為數(shù)模轉(zhuǎn)化的核心芯片并輔助以O(shè)P497作為前端調(diào)理電路的核心芯片；數(shù)據(jù)通信模塊以TL16C554作為串口擴(kuò)展芯片，以MAX348SP3232E作為485與232接口芯片；控制信號(hào)模塊以TLP5214為光隔，以TN212V繼電器作為驅(qū)動(dòng)芯片；電源模塊涉及到了各電壓等級(jí)，我們選擇了LDO芯片SPX1117作為穩(wěn)壓器件；存儲(chǔ)模塊以SRAM IS61LV25616AL芯片作為存儲(chǔ)器件。利用串口我們可以實(shí)現(xiàn)將系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳回上位機(jī)進(jìn)行顯示。因?yàn)樗|(zhì)采集儀器的多樣性，決定了不能通過(guò)統(tǒng)一的采集模式，對(duì)儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。所以利用此通信模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的傳輸。4．動(dòng)作設(shè)備控制模塊：主要控制泵、閥、采集模塊等外部器件的動(dòng)作。根據(jù)采集信號(hào)量的不同，可分為模擬量采集模塊與數(shù)字量采集模塊。 軟件總體設(shè)計(jì)方案本課題中主控模塊是整個(gè)系統(tǒng)中樞部分，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集（模擬量的采集與數(shù)字量的采集），儀器的控制，動(dòng)作設(shè)備的控制，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，與上位機(jī)的通信。在此系統(tǒng)中采用串口完成相應(yīng)的通信任務(wù)。數(shù)字量輸入通道數(shù)應(yīng)為8路。（3）能夠控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(閥門(mén)，污染物監(jiān)測(cè)儀器)正確的工作。選擇ARM7芯片作為主控制模塊的微處理器，在硬件設(shè)計(jì)上，只需要在芯片周?chē)黾虞^少的元器件和輔助電路，就可以設(shè)計(jì)出功能較強(qiáng)、符合系統(tǒng)要求的主控系統(tǒng)。2．系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 總體方案概要本課題主要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀通信或數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄻有?，同時(shí)借鑒、沿用、擴(kuò)展現(xiàn)有技術(shù)，并充分考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，可采用嵌入式系統(tǒng)方案。許多移植的范例可以從網(wǎng)站上得到。這些操作系統(tǒng)均屬于商品化產(chǎn)品，價(jià)格昂貴且由于源泉代碼不公開(kāi)導(dǎo)致了諸如對(duì)設(shè)備的支持、應(yīng)用軟件的移植等一系列的問(wèn)題；而開(kāi)放源碼的RTOS在成本和技術(shù)上有其特有的優(yōu)勢(shì)，在RTOS領(lǐng)域占有越來(lái)越重要的地位。 嵌入式操作系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和芯片制造工藝的不斷進(jìn)步，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛：從民用的電視、手機(jī)等電路設(shè)備到軍用的飛機(jī)、坦克等武器系統(tǒng)，到處都有嵌入式系統(tǒng)的身影。網(wǎng)絡(luò)通信采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法(網(wǎng)絡(luò)變量)，使網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置，從而節(jié)省了大量的設(shè)計(jì)工作量。CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。RS485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。 RS485RS485總線,在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。但使用獨(dú)立的AD芯片，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致成本的提高，不利于整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型。目前市場(chǎng)上的ARM芯片速度可達(dá)幾百兆，以此為主控芯片可實(shí)現(xiàn)高速、高精度且具有一定處理能力的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)[3]。本課題針對(duì)污染源水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)具體應(yīng)用，致力于環(huán)保領(lǐng)域的在線檢測(cè)和科學(xué)研究 [12] ?；谇度胧较到y(tǒng)的水污染數(shù)據(jù)采集終端的設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)：16004520 姓名：陳春華 1. 概述環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，對(duì)污染物排放的控制越來(lái)越得到人們的重視。研究生課程考試成績(jī)單（試卷封面）院 系電氣工程學(xué)院專業(yè)電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)生姓名陳春華學(xué)號(hào)081823課程名稱單片機(jī)及智能儀器授課時(shí)間 2009 年3月至2009年5月周學(xué)時(shí)3學(xué)分3簡(jiǎn)要評(píng)語(yǔ)考核論題總評(píng)成績(jī)（含平時(shí)成績(jī)）備注任課教師簽名： 日期： 注：1. 以論文或大作業(yè)為考核方式的課程必須填此表，綜合考試可不填。3. 學(xué)位課總評(píng)成績(jī)以百分制計(jì)分。目前我國(guó)的環(huán)保監(jiān)測(cè)儀器基本還采用的是實(shí)驗(yàn)室分析儀器，工作量大，取樣頻率低，無(wú)法滿足污染物總量控制的要求。ARM技術(shù)是嵌人式系統(tǒng)方面的主流技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。也可以采用專有的AD轉(zhuǎn)換芯片對(duì)輸入的模擬量進(jìn)行數(shù)字變換。以下是控制領(lǐng)域常用的幾種總線形式，我們可以根據(jù)不同的需要采用符合項(xiàng)目要求的總線[812]。 RS485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。CAN協(xié)議分為二層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。 LonWorksLonWorks技術(shù)是美國(guó)Echelon公司于1990年12月為支持LON總線推出的全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特點(diǎn)如下:神經(jīng)元(Neuron)芯片是技術(shù)的核心，它具備了通訊與控制功能，并且固化了ISO的全部七層協(xié)議，LonTalk是LON總線的通信協(xié)議，支持七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供了一個(gè)固化在神經(jīng)元芯片的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。在主從通信中，可以有多個(gè)I2C總線器件同時(shí)接到I2C總線上，通過(guò)地址來(lái)識(shí)別通信對(duì)象。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有很多，如VxWorks、PalmOS、WindowsCE等。CPU硬件相關(guān)部分是用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的、總量約200行的匯編語(yǔ)言部分被壓縮到最低限度，為的是便于移植到任何一種其它的CPU上。μC/OSII已經(jīng)移植到了幾乎所有知名的CPU上[1315]。按照低功耗、低成本、小體積、多功能的要求。（2）主控系統(tǒng)須具有相應(yīng)的輸入（鍵盤(pán)）與輸出（顯示屏）設(shè)備，能根據(jù)用戶的操作對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)與采集數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，以便用戶讀取。對(duì)儀器采集的模擬信號(hào)通過(guò)AD進(jìn)行模數(shù)變換，再將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定解包的處理以后，進(jìn)行存儲(chǔ)。所以需要相應(yīng)的通信的模塊完成數(shù)據(jù)與控制命令的傳輸。應(yīng)配置備用電源（如不間斷電源UPS或電池），在斷電時(shí)數(shù)據(jù)采集傳輸儀可繼續(xù)工作6h以上。1．?dāng)?shù)據(jù)采集模塊：本模塊是軟件是最主要的功能模塊。3．儀器控制模塊： 在有些情況下，需要我們對(duì)儀器進(jìn)行一定的操作（例如：讀儀器時(shí)間、設(shè)定儀器的時(shí)間、控制儀器定時(shí)測(cè)量、對(duì)儀器進(jìn)行校正）控制其正常工作。因?yàn)椴杉臄?shù)據(jù)不可能只存在終端設(shè)備中，需要我們將數(shù)據(jù)有效的傳回上位機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)與處理。第二種為了自動(dòng)化采集的需要，可以通過(guò)配置文件，控制系統(tǒng)定時(shí)發(fā)送采集命令，通知儀器進(jìn)行采集，這樣可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守采集站。從采集模式中我們了解到三種形式的數(shù)據(jù)，所以要求我們對(duì)三種資料需采用不同的處理方式。該系統(tǒng)可分為6個(gè)模塊來(lái)設(shè)計(jì)：主控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、控制信號(hào)模塊、電源模塊和存儲(chǔ)模塊。由于內(nèi)置了兩個(gè)串行通信接口，它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及許多其它的通用應(yīng)用中。其中用到的管腳為T(mén)xD0、RxD0、TxDRxD1；其中TxD0作為串口1的發(fā)送數(shù)據(jù)線，RxD0作為串口1的數(shù)據(jù)接受線；TxD1作為串口2的發(fā)送數(shù)據(jù)線，RxD1作為串口2的數(shù)據(jù)接受線。其中的WE、OE分別為總線的寫(xiě)信號(hào)與讀信號(hào)。這些提供嵌入式處理器運(yùn)行所必須的條件的電路與嵌入式處理器共同構(gòu)成了這個(gè)嵌入式處理器的最小系統(tǒng)。1. 時(shí)鐘電路圖32為L(zhǎng)PC2294的時(shí)鐘電路，用于向CPU及其他電路提供工作時(shí)鐘。通過(guò)PLL倍頻以后，LPC2294的工作頻率可以到達(dá)60MHz。為解決這個(gè)問(wèn)題，所有微控制器均有一個(gè)復(fù)位邏輯，它負(fù)責(zé)將微控制器初始化為某個(gè)確定的狀態(tài)。 復(fù)位電路可以使用簡(jiǎn)單的阻容復(fù)位，這個(gè)電路成本低廉，但不能保證任何情況產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的復(fù)位信號(hào)，所以一般場(chǎng)合需要使用專門(mén)的復(fù)位芯片。該芯片具有2K字節(jié)EE