【正文】 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 目 錄 前 言 .................................................................................................. 1 第 1 章 緒論 ........................................................................................ 3 課題的背景及研究意義 ......................................................... 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ................................................. 4 論文的主要內(nèi)容 ..................................................................... 5 第 2 章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計 ..................................................... 7 數(shù)據(jù)采集的相關(guān)原理 ............................................................. 7 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本構(gòu)成 ............................................... 7 數(shù)據(jù)采樣原理 .............................................................. 8 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體方案 ............................................. 9 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo) ............................................... 9 系統(tǒng)的整體設(shè)計 ........................................................... 9 第 3 章 數(shù)據(jù)采集模塊的硬件設(shè)計與實現(xiàn) ........................................13 多路開關(guān)及信號調(diào)理模塊設(shè)計 ............................................13 信號調(diào)理模塊 .............................................................13 多路開關(guān)的選擇 ..........................................................14 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 ........................................................................15 信號驅(qū)動放大器信息 ..................................................15 基準(zhǔn)電壓源 ADR421 ..................................................16 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇 ..................................................16 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 AD7663 介紹 ......................................19 存儲模塊設(shè)計 ........................................................................20 存儲模塊電路設(shè)計 ......................................................20 硬件和存儲器設(shè)置 ......................................................23 鍵盤模塊設(shè)計 ........................................................................23 鍵盤線路模塊設(shè)計 ......................................................24 寄存器的設(shè)置 .............................................................24 顯示模塊的設(shè)計 ....................................................................25 LCD 接口電路的設(shè)計 ..................................................25 LCD 控制寄存器的設(shè)置 ..............................................27 時鐘電路的設(shè)計 ....................................................................28 ARM 處理器的選擇 ...............................................................29 S3C44B0X 的結(jié)構(gòu)介紹 ...............................................29 S3C44B0X 芯片介紹 ...................................................30 S3C44B0X 芯片引腳介紹 ...........................................31 第四章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ....................................................36 主程序流程 ............................................................................36 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序 ........................................................................39 鍵盤程序掃描程序 ................................................................41 結(jié) 論 .................................................................................................45 謝 辭 .................................................................................................46 參考文獻(xiàn) .............................................................................................47 附 錄 .................................................................................................49 外文資料翻譯 .....................................................................................55 前 言 隨著數(shù)字化時代的來臨，數(shù)字信號的處理技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生活的方方面面，化工、醫(yī)學(xué)、工業(yè) 及科研等各個領(lǐng)域中，都必須對相應(yīng)的信號進行檢測與處理。近年來，嵌入式系統(tǒng)在通訊、工業(yè)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用，使嵌入式技術(shù)得到了極大的發(fā)展。其中對五個模塊的電路設(shè)計予以詳細(xì)的分析介紹。再通過計算機或者處理系統(tǒng)進行相應(yīng)的處理。隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，要求測試和處理的信息量越來越大，而且被測對象的空間位置分散，測試任務(wù)復(fù)雜，測試系統(tǒng)龐大，測試單元數(shù)量多，各個測試單元與主控計算機的數(shù)據(jù)交換量越來越大。同時使得很多應(yīng)用傳統(tǒng)方法無法完成的采集任務(wù)得以解決，從而獲得了初步的認(rèn)可。數(shù)據(jù)采集技術(shù)成為一門技術(shù)。這些軟件包可以完成對設(shè)備的維修管理和基本頻譜分析。正是這一制約因素，使得信號在傳輸過程中會出現(xiàn)各種問題。 (2) 系統(tǒng)向著多參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 第三章：本章主要論述采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計。高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要任務(wù)是將外界模擬信號進行采集轉(zhuǎn)換，然后送往計算機根據(jù)相關(guān)要求進行數(shù)據(jù)處理，其結(jié)構(gòu)主要由信號調(diào)理、采樣保持、模數(shù)轉(zhuǎn)換和微機系統(tǒng)等部分組成，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 21 所示。將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機可接受的離散數(shù)字信號首先需要采樣得到離散模擬信號，然后通過 AD 轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號。編碼就是采用采樣過程的最后一步，應(yīng)用中通常采用二進制編碼進行，分為單極性與雙極性兩種編碼方式。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，為了確保系統(tǒng)的可靠性，要求系統(tǒng)有較好的抗干擾能力和采集速度。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) 10 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。同時多路開關(guān)的選擇與控制有微處理器控制。 (2) 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 本模塊由兩部分組 成：信號驅(qū)動放大器 AD8021 與 具有低噪聲、高精度和出色的長期穩(wěn)定特性 的 基準(zhǔn)電壓源 ADR421 提供基準(zhǔn)電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 AD7663。每個鍵被分配一個稱為掃描碼的唯一標(biāo)示 符，應(yīng)用程序利用該掃描碼來判斷應(yīng)按下了什么鍵。 13 第 3 章 數(shù)據(jù)采集模塊的 硬件設(shè)計與實現(xiàn) 本設(shè)計主要有五個模塊，分別是： 多路開關(guān)及信號調(diào)理模塊， 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊， 存儲模塊 ， 鍵盤模塊， 顯示模塊。若設(shè)為 100Hz： fc（ kHz） =1000/3C1（ pF），計算得 C1 取值為 3300pF。 A0~A2 是通道選擇信號，其選擇由微處理器 S3C44B0X 控制。 信號驅(qū)動放大器信息 本模塊由兩部分組成：信號驅(qū)動放大器 AD8021 與 具有低噪聲、高精度和出色的長期穩(wěn)定特性 的 基準(zhǔn)電壓源 ADR421 提供基準(zhǔn)電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 AD7663。 與同類放大器相比， AD8021 不僅技術(shù)性能出眾，而且價格優(yōu)勢明顯，靜態(tài)電流也低得多。 TP 8N I C 7TP1V in2N I C3G N D4V o u t 6TR I M 5A D R 4 2 1+51 0 μ F 0 .1 μ F0 .1 μ FI N A 圖 34 基準(zhǔn)電壓源 ADR421 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器實際上是將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的裝置，其轉(zhuǎn)換工程主要包括采樣、量化、編碼三個步驟。缺點是功耗大，制造成本高且易產(chǎn)生離散的、不確定的誤碼輸出。 為了實現(xiàn)高速高精度數(shù)據(jù)采集與存儲的同步，解決 ADC 和控制器之間速度匹配問題，保證采集數(shù) 據(jù)的完整性，本系統(tǒng)設(shè)計了高速高精度的轉(zhuǎn)換器 AD7663 和 74H273 作數(shù)據(jù)采集緩沖器的設(shè)計方案，使數(shù)據(jù)的采集和傳輸速率進行有效的匹配，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時采集。 、177。 AD7663 的輸入信號 VIN 范圍已經(jīng)配置成177。為 20 了與數(shù)據(jù)緩沖部分相適應(yīng)和提高系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理速度，在設(shè)計時選擇了并行輸出方式。 SST39VF160 是 2MB 的 Flash 芯片，芯片供電電壓為 ~，符合JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)輸出引腳，可擦寫 100000 個周期，數(shù)據(jù)保存能力達(dá) 100 年。本節(jié)編寫了 SectorErase()扇區(qū)， BlockErase ()塊和 ChipErase()芯片擦除函數(shù)，以及一個測試主函數(shù)來驗證讀寫擦除操作是否正確。在這里，將 ARM 芯片上的 EDIAN 端接地，選 取小段存儲方式。 0 個時鐘周期 B0_Tcah EQU 0x0 。一旦處理器判定有一個鍵被按下，鍵盤掃描程序就會濾掉抖動，然后再判定是哪個鍵被按