馬西秦-第14章微型計(jì)算機(jī)在檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用-在線瀏覽
2025-08-04 14:37本頁(yè)面
【正文】 二 、數(shù)據(jù)采集裝置的硬件設(shè)計(jì) 微控制器性能差異對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)能力和數(shù)據(jù)處理能力產(chǎn)生直接影響，選擇時(shí)一般考慮如下幾方面的因素： CPU性能，存儲(chǔ)器，指令系統(tǒng)，中斷系統(tǒng)功能。 最近十年來(lái)，以 MCS51技術(shù)核心為主導(dǎo)的微控制器技術(shù)已被 ATMEL、 PHILIPS等公司所繼承。其最大的特點(diǎn)是內(nèi)部含 Flash存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程中可以十分容易地進(jìn)行程序修改，使開發(fā)周期大為縮短。 圖 146 AT89C單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖 圖 147 AT89S單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖 近幾年來(lái)片上系統(tǒng) SoC（ System on Chip）的出現(xiàn)，為微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了全新的方案。 SoC將電路設(shè)計(jì)的可靠性、低功耗性等都解決在 IC設(shè)計(jì)之中，把過(guò)去許多需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決的問(wèn)題集中在 IC設(shè)計(jì)中解決。目前，許多可編程的 SoC芯片及其開發(fā)平臺(tái)都提供了較理想的 SoC技術(shù)應(yīng)用開發(fā)套件，這些套件具有編譯、仿真、調(diào)試及驗(yàn)證功能。 信號(hào)調(diào)理單元是傳感器輸出與 A/D轉(zhuǎn)換之間的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其主要作用有三點(diǎn)： 第一是為 A/D轉(zhuǎn)換器提供適合其輸入量程的輸入信號(hào)； 第二是運(yùn)用隔離技術(shù)抑制共模干擾電壓； 第三是信號(hào)濾波及線性化處理。如果每一路信號(hào)都采用獨(dú)立的輸入回路，則系統(tǒng)成本成倍增加。 選擇多路模擬開關(guān)一般要考慮下列技術(shù)指標(biāo)： 1）通道數(shù)量 2）泄漏電流 3）切換速度 4）開關(guān)電阻 A/D轉(zhuǎn)換 A/D轉(zhuǎn)換的功能是將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。傳統(tǒng)的 A/D轉(zhuǎn)換器都是并行的，由于 I/O的引腳較多，這類芯片的體積都較大。 1)A/D轉(zhuǎn)換的基本原理 圖 148是逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器的原理圖， 圖 149是雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換器的原理圖。 量化誤差 : 由 ADC有限的分辨率而引起的誤差。 滿刻度誤差 : 指滿刻度輸出數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸入電壓與理想輸入電壓之差 非線性度 : 指 ADC實(shí)際的轉(zhuǎn)換函數(shù)與理想直線的最大偏移。 3)A/D轉(zhuǎn)換器選擇要點(diǎn) 首先要考慮 A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，它與整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量范圍及精度有關(guān) . 其次要考慮 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。此外，要考慮的還有模擬量輸入的范圍和極性、性能價(jià)格比、可替換性等諸多因素。它在 A／ D轉(zhuǎn)換開始時(shí)使信號(hào)電平保持不變，而在 A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能跟蹤輸入信號(hào)的變化。 三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件運(yùn)行在不同的平臺(tái)下，設(shè)計(jì)中可能用到不同層次的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。監(jiān)控程序的主要作用是及時(shí)響應(yīng)來(lái)自系統(tǒng)或外部的各種服務(wù)請(qǐng)求，有效地管理系統(tǒng)軟硬件資源，并在系統(tǒng)一旦發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和作出相應(yīng)的處理。 第三節(jié) 微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 一 .基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 方案制定 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)硬件由傳感器及測(cè)量電路、數(shù)據(jù)采集裝置和通用微機(jī)三部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1410所示。 數(shù)據(jù)采集裝置是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)。 圖 1410 微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 數(shù)據(jù)采集裝置 數(shù)據(jù)采集裝置的電路由單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD574A、RS232通信芯片以及部分邏輯電路組成。內(nèi)部有 8KB可重復(fù)編程的 Flash存儲(chǔ)器， 256字節(jié)的 RAM，有 32條可編程的 I/O線， 3個(gè) 16位定時(shí) /記數(shù)器， 8個(gè)中斷源，3級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定（加密），可編程串行接口及片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器，一個(gè)全雙工的 UART串行通道以及看門狗電路。s，轉(zhuǎn)換誤差為 177。AD574A內(nèi)部有三態(tài)輸出緩沖電路，因而可直接與各種典
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