【文章內(nèi)容簡介】 下降沿到CLK啟動時(shí)間5usCLXDATAtcxptcxltcxhtcxdltcxdh SPI和QSP通信模式簡介這種模式經(jīng)常用在各種不同的微處理器中的。此時(shí)CONV接到任意的I/O口(在SPI中)或接到PCX腳(在QSPI中)。CLK可以接到串行時(shí)鐘接口，DATA接到串行數(shù)據(jù)輸入引腳如MISO (masterin slave out)。這段時(shí)間是在SPI和QSPI模式中觸發(fā)CLK的CONV要保持低電平的最短時(shí)間。系統(tǒng)擬采用的AVR公司的MEGA16單片機(jī)支持SPI的傳輸模式，所以此模式也可以選擇作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作模式。 SPI/QSP模式 6N137芯片概述 6N137的結(jié)構(gòu)6N137是一塊支持LSTTL/TTL兩種方式的高速光電隔離器。其中包含了GaAsp的兩極真空管和集成度一很高的檢測器。高度集成的檢測器中的光電二極管檢測收集光子后用高增益線性放大器放大。整個(gè)過程維持常溫，是實(shí)時(shí)且電壓會自動補(bǔ)償。6N137這款片在。交直流情況下都能進(jìn)行隔離，也就是對LSTTL和TTL兩種情況都是兼容的。芯片的工作溫度可以在0℃70℃之間。當(dāng)芯片接5V的供電電源時(shí)，在輸入端有微小的輸入如5mA時(shí)其輸出端就會放大輸出13mAo6N137的典型傳輸延遲時(shí)間時(shí)45ns。12345678 6N137引角圖（1）引腳功能：*；*，接地；*2. 腳ANODE；* 輸出端； *；*；*. ；* 接電源。（2）6N137特性：*速度可高達(dá)lOM bit/s；*5V供電，兼容LSTTL或TTL；*在高溫下正常工作；*邏輯門電路輸出；*超高隔離性能?？梢娝x的隔離芯片有很好隔離性能，而且前面的A/D校準(zhǔn)曲線表中的LCD數(shù)據(jù)是在通過這個(gè)隔離芯片以后測的，從表中的數(shù)據(jù)可以看到，隔離對數(shù)據(jù)的精確度基本沒有影響。也就是在正確保證了數(shù)據(jù)的有效性之外提供了很好的隔離性。第4章 硬件電路設(shè)計(jì)完全隔離要求放大器兩邊的電源也必須隔離，因而電源同樣設(shè)計(jì)為由不同繞線組引出的交流電處理而得。其中AD620, OP07, AD7835以及6N137的輸入部分單獨(dú)使用兩路士12V和5V模擬電壓。6N137的輸出部分則使用另兩路電源，從而將電源完全隔離開來。 電源電路圖 前置電路的設(shè)計(jì)第一級AD620采用繼電器RW1控制實(shí)現(xiàn)增益5，而當(dāng)AD620開環(huán)時(shí)增益為1第二級OP07開環(huán)增益為1，而通過繼電器RW2 – , ,5,10,1000。 放大電路圖 A/D轉(zhuǎn)換隔離電路設(shè)計(jì)經(jīng)由前面二級放大后的模擬信號通過AD7835轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，繼而再通過光隔離芯片6N137進(jìn)行隔離。從圖下可以看到，AD7835的CONY、DATA，和CLK 3個(gè)端口是要通過單片機(jī)控制的，所以將此3個(gè)端口的輸出信號都接入光隔離芯片進(jìn)行隔離。因此，一路的信號需要3塊隔離芯片。特別注意器件的GND的設(shè)計(jì)，在光隔芯片的信號輸入端全部選擇接入變壓器交流分壓而得的模擬地，而在光隔芯片的信號輸出端則全部選擇接入由單片機(jī)提供的數(shù)字地，從而確保了信號在經(jīng)過光隔離芯片后的完全隔離。 A/D轉(zhuǎn)換隔離電路圖 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)而對于三路通道的而言，三片AD的CONV和CLK可由PBl和PBO共同控制，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)而數(shù)據(jù)DATA則可分別接到PDO、PD2這三個(gè)端口。通過上面的硬件連接就能實(shí)現(xiàn)對三個(gè)通道的實(shí)時(shí)操作，可以同時(shí)采集三個(gè)通道的數(shù)據(jù)，而不用使用輪詢的方式，就不會在數(shù)據(jù)變化較快時(shí)造成數(shù)據(jù)的丟失。使整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的靈敏度有了很大的提高。GND CONVGND DATAAin CLKVref +Vcc隔離PB1PD0PB0ADS7835CONVDATACLKATMEGA16 單片機(jī)控制簡圖 外設(shè)電路設(shè)計(jì)為便于調(diào)試與使用，系統(tǒng)帶有四個(gè)按鍵和一塊LCD液晶顯示屏，LCD為5*7點(diǎn)陣字符型，可顯示2行字符，每行20字符。作為提供給用戶的界面。LCD采用標(biāo)準(zhǔn)接法，鍵盤通過三態(tài)緩沖隔離后可由總線讀入。 PB0 PB1 PA7PA0按鍵地址選通 R/WE RS D7D0三態(tài)緩沖ATMEGA16 LCD和鍵盤電路圖 總電路設(shè)計(jì) 總設(shè)計(jì)電路 各元件功能簡述，本電路主要是由三路信號的流程模塊組成，其三個(gè)模塊的功能和組成都是相同，每個(gè)信號模塊都是由AD620，0P07，ADS7835，6N137，繼電器，電阻，電容，等元件組成。AD620在電路中是對信號進(jìn)行一級放大，繼電器RW1是對6N137實(shí)現(xiàn)增益控制。OP07是在一級放大以后進(jìn)行二級放大，分別由RW2—RW6實(shí)現(xiàn)增益控制。ADS7835是A/D轉(zhuǎn)換芯片，主要功能是模擬信號變換成數(shù)字信號，在轉(zhuǎn)換過程中實(shí)現(xiàn)了采集，量化，編碼等工序。6N137是一種光電隔離器，實(shí)現(xiàn)被采集信號與主控電路隔離，在系統(tǒng)中主要是發(fā)揮其隔離的功能。在三個(gè)模塊以外的電路中，ATMEGA16是系統(tǒng)的核心，主要功能有，對數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)目刂疲峁┫到y(tǒng)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的顯示和保持控制，提供系統(tǒng)的調(diào)試。LCD功能是通過對數(shù)字譯碼，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，達(dá)到系統(tǒng)與人的交互。電源部分主要是由二極管，MC7415T，MC7405T組成。二級管組成橋式整流，MC7415T和MC7405T是為系統(tǒng)提供+12V和5V的電壓。溫度傳感器采集環(huán)境中的溫度,反映成為模擬電信號,模擬電信號輸入AD620的VIN+和VIN端,由OUT端口輸出,實(shí)現(xiàn)了增益為5的放大,然后再由繼電器RW2RW6控制輸入OP07進(jìn)行二級放大,實(shí)A/D轉(zhuǎn)換,模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,同時(shí)也由ATMEGA16控制,并經(jīng)過6N137的隔離,.數(shù)字溫度信號進(jìn)入ATMEGA 16的PD0端,最后通過ATMEGA16的處理,由LCD的采集的溫度進(jìn)行顯示,同時(shí)也用儲存器進(jìn)行儲存.濕度和光度信號流程基本都是相同,具有相同的流程原理.第5章 軟件設(shè)計(jì)初始程序主要是初始化器件的端口，設(shè)定芯片的工作方式進(jìn)行，以及其他功能處理的初始設(shè)定。開始初始化、參數(shù)設(shè)置消息循環(huán)、等待指令主要的中斷有兩種:定時(shí)中斷和外部定時(shí)中斷由定時(shí)器產(chǎn)生，作為定時(shí)采樣時(shí)的觸發(fā)信號和時(shí)標(biāo)。開始現(xiàn)場恢復(fù)I=1 to 3通道1開采樣通道1，記錄采樣值采樣值處理，存入Ram,或直接傳到PCRam存滿面換頁或通知PC返回現(xiàn)場保護(hù)I=4NYYPC中斷 外部中斷因中斷源不同而有所不同。開始現(xiàn)場保護(hù)取中斷源信息收取USB數(shù)據(jù)流指令分析設(shè)置解釋執(zhí)行指令并回復(fù)關(guān)中斷進(jìn)入鍵盤設(shè)置程序設(shè)置執(zhí)行程序現(xiàn)場恢復(fù)返回讀取采樣值采樣值處理；存入Ram或直接傳到PC換頁或通知PCRam存滿？帶回復(fù)指令YN鍵盤中斷AD中斷 外部中斷服務(wù)程序 SPI通信程序設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中，我們模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADS7835芯片采取SPI的方式進(jìn)行通訊，SPI通信程序如下：define LPT_PORT 0x378define CLR_WCK(X) {X=Xamp。(~(10))。 outportb(LPT_PORT,X)。 } // define SET_WCK(X) {X=X | (10) outportb(LPT_PORT,X)。 }define CLR_BCK(X) {X=Xamp。(~(12))。 outportb(LPT_PORT,X)。 } // define SET_BCK(X) {X=X | (12) outportb(LPT_PORT,X)。 }define CLR_DATA(X) {X=Xamp。(~(13))。 outportb(LPT_PORT,X)。 } // define SET_DATA(X) {X=X | (13) outportb(LPT_PORT,X)。 }define FALSE 0define TRUE 1void test_m(){unsigned char data data = 0。printf(“Please press enter to begin send data\n”)。getch()。printf(“Pull down WCK \n”)。CLR_WCK(data)。getch()。printf(“Pull up WCK \n”)。SET_WCK(data)。getch()。printf(“Pull down BCK \n”)。CLR_BCK(data)。getch()。printf(“Pull up BCK \n”)。SET_BCK(data)。getch()。printf(“Pull down DATA \n”)。CLR_DATA(data)。getch()。printf(“Pull up DATA \n”)。SET_DATA(data)。getch()。}// Note: the size of buffer to send must be dword multiple// size is the number of bytes to sendvoid short_delay(int n){int i。for(i=0。i {int temp =0。})int send_spi_data(unsigned char *buffer, unsigned long size){unsigned char buff[1024]。unsigned char *buf=buff。unsigned char data。int i,j,k。data =0。if((size%4)!=0) return FALSE。memcpy(buff,buffer,size)。do{SET_WCK(data)。for(k=0。k2。k++){for(j=0。j2。j++){printf(“.”)。for(i=0。i8。i++){if((*buf)amp。0x80){SET_DATA(data)。}else{CLR_DATA(data)。}short_delay(1)。// delay(1)。SET_BCK(data)。short_delay(1)。// delay(1)。CLR_BCK(data)。short_delay(1)。// delay(1)。*buf=1。}buf++。size。}// buf++。// size。CLR_WCK(data)。}SET_WCK(data)。}while(size0)。return TRUE。}/*void main(){int i。unsigned char tmpdata[4]。tmpdata[0] = 0x34。tmpdata[1] = 0x12。tmpdata[2] = 0x56。tmpdata[3] = 0x78。// for(i=0。i500。i++)for(i=0。i50。i++){send_spi_data(tmpdata,4)。}// test_m()。} 總程序 C語言源程序清單：include include include include include include include include int Send(char *buf){char *p=buf。int length=(*p)+1。 do{if(inportb(Ox379)amp。0x01) {outportb(Ox379,Oxfl)。 return 1。 } outportb(Ox3 7c, *p)。 p++。 length。} while(length!=0)。 return 0。}int Receive(char *buf){char *p=buf。int length=*p=inportb(Ox37c)。 P++。 do{if(inportb(Ox379)amp。0x01) {outportb(Ox379,Ox return 1。 } *p=inportb(Ox37c)。 P++。 length。}while(length!=0)。*p_=X01。r