【正文】 址復(fù)用線 ； BA0～ BA1： BANK 選通地址 ； 23 SRAS： 行地址使能。 0 個(gè)時(shí)鐘周期 B0_Tacc EQU 0x6 。矩陣鍵盤的案件按 N 行 M 列排隊(duì)每個(gè)鍵盤占據(jù)行列的一個(gè)交點(diǎn)，需要的 I/O 口數(shù)目是 N+M，容許的最大按鍵數(shù)為 NM。 GPE4~GPF7 為行線輸入端， GPF5~GPF8 為列線輸出端，如圖 310[12]。 鍵盤線路模塊設(shè)計(jì) G P E 4G P E 5G P E 6G P E 7GPF5GPF6GPF7GPF81K+5 310 鍵盤連接電路圖 本設(shè)計(jì)采用 S3C44B0X 通用 I/O 引腳的 GPE4~GPE7 為行線輸入端，GPF5~GPF8 為列線輸出端，與 44 的鍵盤相連。 0 個(gè)時(shí)鐘周期 B0_PMC EQU 0x0 。 BANKCON0 寄存器設(shè)置中包含了 Tacs、 Tcos、 Tacc、 Toch、 Tcah、 Tpac和 PMC7 個(gè)參數(shù)。因此，應(yīng)將存有程序代碼的 F lash 存儲(chǔ)器配置到ROM/SRAM 的 Bank0 位置，即將 S3C44B0X 的 nGCS0 的引腳接至SST39VF160 的 n CE 引腳； SST39VF160 的 nOE 引腳接 S3C44B0X 的 nOE引腳； nWE 引腳接 S3C44B0X 的 nWE；由于 SST39VF160 的數(shù)據(jù)寬度是 22 16 位。利用翻轉(zhuǎn)或數(shù)據(jù)采集來(lái)確定編程是否完成。 圖 37 AD7663 轉(zhuǎn)換時(shí)序圖 存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 存儲(chǔ) 模塊電路設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)傳輸速率比較低，數(shù)據(jù)量比較小，一般可以完成實(shí)時(shí)分析和處理，所以存儲(chǔ)問(wèn)題并不突出，但高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率很高并且數(shù)量很大，采集速度到達(dá)一定的限度就無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，這是需要選擇適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)方式就行存儲(chǔ)。包括了一個(gè)基準(zhǔn)電壓、一個(gè)電壓跟隨器及供電電路等。10V。AD7663 具有分辨率高、采樣速率高、功耗小等優(yōu)點(diǎn)，在高速高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 IND A T A 0D A T A 1D A T A 2D A T A 3DATA5DATA4DATA6DATA7DATA8DATA9DATA10DATA11D A T A 1 2D A T A 1 3D A T A 1 4D A T A 1 5G P G 3n G C S 3n O En R E S E TA G N D1A V D D2NC3B Y T E S W A P4O B /~ 2 C5NC6NC7S E R / ~ P A R8D09D110D 2 /S C L K 011D 3 /S C L K 11213D4/EXT/~INT14D5/INVSYNC15D6/INVSCLKD7/RDC/SDIN16OGND17OVDD18DVDD19DGND20D8/SDOUT21D9/SCLK22D10/SYNC2324D11/RDERROR25D 1 226D 1 327D 1 428D 1 5B U S Y29D G N D30~ R D31~ C S32R E S E T33PD34~ C N V S T35A G N D3637REF38REFGNDINGND39INA40INB41INC42IND43NC44NC45NC47NC48NC46A D 7 6 6 3+100nF1 0 μ F+52 .7 n FINAINA+ C r e f+5+5n C A S 0 圖 35 模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路 對(duì)于一般的工業(yè)采集系統(tǒng)在保證精度和速度的條件下，要盡量提高采樣速度，以滿足實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)處理和實(shí)時(shí)控制的要求。比較常用的 ADC 按轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)和工作原理主要分為四類：積分型 AD 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近型、并行比較型 ADC、∑ Δ轉(zhuǎn)換器。 AD8021 R E F E R E N C E1 I N2+ I N3 V S4 D I S A B L E8+ V s7V o u t6C c o m p5A D 8 0 2 1A D 8 0 2 12pF+5IN 圖 33 信號(hào)驅(qū)動(dòng) AD8021 16 采用標(biāo)準(zhǔn) 8 引腳 SOIC 與 MSOP 封裝，工作溫度范圍為： 40176。 AD8021 具有低壓噪聲和低電流噪聲，是當(dāng)今的高速低噪聲運(yùn)算放大器產(chǎn)品中靜態(tài)電源電流 （ 7mA 177。 EN 是使能 表 31 通道選擇值 A2 A1 A0 EN 通道 A2 A1 A0 EN 通道 0 0 0 1 1 1 0 0 1 5 0 0 1 1 2 1 0 1 1 6 0 1 0 1 3 1 1 0 1 7 0 1 1 1 4 1 1 1 1 8 15 端，高電平信號(hào)有效。 14 多路開關(guān)的選擇 本系統(tǒng)選用的是 8 通道的模擬數(shù)據(jù)選擇器 MAX308，輸出哪路信號(hào)通過(guò)總線控制。另外還有一些輔助的電路設(shè)計(jì)，例如：電源設(shè)計(jì)，時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)等。 (5) 顯示模塊 S3C44B0X 內(nèi)部有一個(gè) LCD 控制器，只需要在外部接一個(gè)液晶驅(qū)動(dòng)模塊就可以具有顯示功能了。 (3) 存儲(chǔ)模塊 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)傳輸率較低，數(shù)據(jù)量小，一般可以完成實(shí)時(shí)分析和處理，所以存儲(chǔ)問(wèn)題不突出。軟件設(shè)計(jì)共包括五部分：通道選擇，數(shù)據(jù)采集處理，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)顯示和鍵盤控制。它低功耗，精簡(jiǎn)，出色和全靜態(tài)的設(shè)計(jì)特別適用于成本和功耗敏感的應(yīng)用。一臺(tái)以嵌入式系統(tǒng)為核心的控制裝置，一般可以控制多個(gè)設(shè)備和過(guò)程參數(shù)，這就要求系統(tǒng)的通用性要好，能靈活的進(jìn)行功能擴(kuò)充。 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體方案 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo) 本文設(shè)計(jì)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)。采樣時(shí)的采樣周期決定了得到采樣信號(hào)的質(zhì)量，經(jīng)過(guò)采樣后的離散采樣信號(hào)是否能代表模 擬信號(hào)的全部信息，奈奎斯特采樣定理就是解決這一重要問(wèn)題的理論，可以說(shuō)是整個(gè)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的基石。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中常常需要對(duì)多組模擬量進(jìn)行采集，在模擬量信號(hào)變化周期不快的情況下就可以選用模擬多路開關(guān)，這樣模數(shù)轉(zhuǎn)換電路就可以只選取一套從而降低系統(tǒng)的開發(fā)成本。 第四章：本章介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集模塊功能實(shí)現(xiàn)流程及一些子程序的設(shè)計(jì)和總體程序設(shè)計(jì)。 (4) 系統(tǒng)功耗逐漸降低，可擴(kuò)展性進(jìn)一步提高 [5]。為了解決這一致命的缺點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集裝置開始使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，如 CAN、 RS485 等總線，數(shù)據(jù)采集裝置在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程 PC 機(jī)處理，這種數(shù)據(jù)采集裝置的優(yōu)點(diǎn)是可以遠(yuǎn)程傳輸，但較低的傳輸速度限制了此類數(shù)據(jù)采集裝置的應(yīng)用領(lǐng)域 [4]。經(jīng)過(guò)近年來(lái)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的不斷應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集裝置質(zhì)量?jī)?yōu)良，工作穩(wěn)定可靠，基本上已達(dá)到國(guó)外數(shù)據(jù)采集器的中期水平。并行總線的代表為 VXI 和 PXI，適用于本地?cái)?shù)據(jù)采集，多應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。所使用的接口總線以 GPIB 為主要代表。因此數(shù)據(jù)采集裝置網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程化的要求也越來(lái)越受到重視。數(shù)據(jù)采集裝置在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，己滲透到了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、地質(zhì)勘測(cè)、醫(yī)藥器械、電子通信、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域，為人類更好的獲取各種信息提供了便利的條件 [1]。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(jì)的觀點(diǎn)。嵌入式微處 理器的功能越來(lái)越強(qiáng)大，可以滿足大部分?jǐn)?shù)據(jù)采集的要求，為了便于開發(fā)，有些微處理器還集成了 AD 和 DA 單元。數(shù)據(jù)采集可以說(shuō)是數(shù)字信號(hào)處理的核心，數(shù)據(jù)采集的好壞將直接影響未來(lái)的工作。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。將系統(tǒng)化分成各個(gè)功能單元并對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行分析。對(duì)信號(hào)進(jìn)行高速和高精度的采集以及對(duì)采集數(shù)據(jù)處理的研究和設(shè)計(jì)是本課題的主要任務(wù)。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不能滿足專門的場(chǎng)合，這就迫使許多公司開發(fā)出各種專用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。根據(jù)模塊化的思想，將系統(tǒng)化分成各 個(gè)功能單元并對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行分析。在生產(chǎn)實(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是數(shù)據(jù)采集發(fā)展的另一個(gè)重要技術(shù)。裝置靈活性好，并且可以自動(dòng)規(guī)劃完成采集任 務(wù)。 DAS 的分辨率可達(dá) 16 位，采樣速度達(dá)每秒幾十萬(wàn)次。生產(chǎn)廠家會(huì)為這些系統(tǒng)配備專用的軟件包。但是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)到 PC 機(jī)的距離通常很長(zhǎng)。 目前國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： (1) 利用各種微控制芯片來(lái)處理，采集速度越來(lái)越快，精度越來(lái)越高。 第二章：系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)介紹及總體設(shè)計(jì)，講述數(shù)據(jù)采集的基本理論和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。在這種情況下，通常用硬件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換過(guò)程的控制和采樣數(shù)據(jù)的同步；其次，如果系統(tǒng)的實(shí) 時(shí)性要求高，必須采用高速緩存對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和高速 DS 芯片完成數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。數(shù)據(jù)采集就是指將時(shí)間和幅值上連續(xù)的模擬信號(hào)以周期性時(shí)間間隔截取，從而得到一串在時(shí)間上離散的信號(hào)，然后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換將其變換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。量化結(jié)果的位數(shù)是有限制的，必須經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)方式處理，所以這就 帶來(lái)了量化誤差，量化誤差的具體值是由其結(jié)果所用的處理方式有關(guān)。他是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要要求。它 為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了高性價(jià)比和高性能的微控制器解決方案。 模 擬 通 道 一多路開關(guān)模 擬 通 道 八模 擬 通 道 二模 擬 通 道 七. . .電 壓 跟 隨 模 數(shù) 轉(zhuǎn) 換微處理器數(shù) 據(jù) 緩 存鍵 盤顯 示 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(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)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(duì)輸入電平和信號(hào)質(zhì)量的要求，然后通過(guò)多路開關(guān)進(jìn)行信號(hào)選擇，選通的信號(hào)由高性能高速電壓反饋放大器 AD8021 的進(jìn) 一步的處理獲得更精確，精度更高的模擬信號(hào)，在微處理器的控制下模擬信號(hào)通過(guò) 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(jìn)一步通過(guò) S3C44B0X 處理 11 器的控制的顯示、鍵盤模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換功能。多開關(guān)由微處理器 S3C44B0X 進(jìn)行控制選擇。一旦處理器判定有一個(gè)鍵被按下，鍵盤掃描程序就會(huì)濾掉抖動(dòng)，然后再判定是哪個(gè)鍵被按下。實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求 [7]。 MAX291 是濾波器，截止頻率其由電容 C1 決定。 A01EN2I N 14I N 25I N 36I N 47O U T8I N 89I N 710I N 611I N 512A215A116M A X 3 0 8 E P E ( 1 6 )U inU inU inU inU inG PG 1G PG 2+5G PG 0U inU inU in 圖 32 多路開關(guān) MAX308 IN1~IN8 是模擬 輸入通道，模擬信號(hào)由此輸入 。本設(shè)計(jì)采用的是，本模塊的設(shè)計(jì)目的就是為了實(shí)現(xiàn)這功能 [9]。輸出禁用引腳可以將靜態(tài)電源電流進(jìn)一步降低至 mA。 基準(zhǔn)電壓源 ADR421 高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)需要精準(zhǔn)可靠的基準(zhǔn)電壓， ADR421 是基于XFET 技術(shù)的基準(zhǔn)電壓源，具有極高的精度和極低的噪聲，可想 AD7663輸出穩(wěn)定的 基準(zhǔn)電壓電，電路圖如圖 34 示。并行比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器原理直觀，轉(zhuǎn)換速度極快（最高 1GHz 的采樣速率），常用于數(shù)字通信和高速數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域。因此，必須用阻抗極低的信號(hào)源來(lái)驅(qū)動(dòng) AD7663 的輸入端，這里選用了信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大器AD8021。 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 AD7663 介紹 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 AD7663 的主要特點(diǎn)如下： (1) 16 位的采樣保持功能的模數(shù)轉(zhuǎn)