引言
隨著現代電子技術的發展 ,單片機的可靠性和高性價比 ,使它成為控制系統、智能儀表和數據采集等各個領域發展的主流。在當今工業生產和科學研究的各行業中 ,經常會遇到利用微機控制,需要輸入各種模擬信號的情況,這時需要進行 A/D轉換。在某些實際項目中,為了采集某些模擬量而選用一些數據采集卡 ,其特點是:可擴展性差、安裝麻煩、易受機箱內環境的干擾,在許多場合尤其是便攜式應用場合不適用。USB是為解決計算機外設種類日益增加與有限的主板插槽和端口的矛盾,由 Intel、Microsoft、IBM及 NEC共同制定的微機總線接口規范。當前的計算機外部設備,都在追求高速度和高通用性,USB總線接口技術適用了這種要求,并以速度快、使用方便、成本低、可靠性高等優點,使外設向 USB過渡成為必然趨勢。
1 系統體系結構
基于 AT89S52的數據采集系統的體系結構如圖 1所示。系統的工作過程就是一個數據采集的過程 ,其中的每一步都需要不同組的支持。首先 ,溫度和壓力參數經傳感器轉換成模擬信號,模擬信號經過 A/D轉換芯片 TLC2543變為單片機可識別的數塑封電感器字信號。單片機將數字信號進行處理之后,就可以送往 LED顯示或者通過 USB接口發送給上位機 ,同時如果檢測出現了異常,通過蜂鳴報警模塊來加以警示。系統也可以通過按鍵來設定相關的操作。USB接口在主機需要的時候把接收到的數模壓電感器據發送給主機進行處理和顯示,同樣主機也可以通過USB口對下位機進行控制。
2.1 采集模塊設計
TLC2543是一種開關電容結構的逐次逼近式 A/D轉換器,片內提供轉換時鐘,12位或 8位串行數據輸出。可采集 11路模擬輸入電壓 ,由片內多路開關選通,并采樣保持。在本芯片工作溫度（0℃ ~70℃）范圍內 ,A/D轉換時間 10微秒,具有單+5V電源工作的一大優點。通過對該芯片內數據輸入寄存器的編程,可實現：僅輸出轉換的高 8位或 12位、輸出二進制數的格擴展存儲器 PDIUSBD12 USB通信式為無符號數或有符號數、是最高有效位（ MSB）導前輸出還是最低有效位（ LSB）導前輸出。采集模塊電路如圖 2所示。89S52單片機的 P1.0、P1.1與 P1.2作輸出,其中 P1.0模擬片選,P1.1產生時鐘輸出 ,P1.2輸出地址與控制信息。TLC2543C數據輸出寄存器中的數據通過 P1.3輸入單片機 ,轉換結束信號通過 P1.4進入單片機并被查詢。
2.2 USB接口電路設計
PDIUSBD12是飛利浦公司推出的一款高性價比的 USB固件,完全符合 USB 1.1的協議規范,自帶并行接口,可與多種 MCU相結合。其硬件接口如圖 3所示。另外,它還支持本地的 DMA傳輸,為微控制系統與 PC機進行大規模數據傳輸提供了解決方案。PDIUSBD12所具有的掛起低功耗功能,可以滿足 USB電源管理的要求,可使其應用于使用總線供電的外部設備。此外,它集成了內部上拉電阻、連通指示等功能。AT89S52控制器與 PDIUSBD12通過 8位并行總線連接(采用地址總線與數據總線復用的方式),采用 MCU與 PDIUSBD12結合的形式實現 USB數據的高速傳輸,使系統變得形式靈活、編程簡潔、成本低廉。
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2.3 顯示模塊及存儲器擴展設計系統的顯示是使用 MAX7219實現的 8位穩定靜態顯示 ,MAX7219是串行共陰極數碼管
動態掃描顯示驅動芯片,僅使用3線串行接口傳送數據 ,可直接與單片機接口,用戶還可以方便地修改其內部參數以實現多位 LED顯示,因此可以方便地使用單片機的 USB口送出顯示數據,并且其占用的時間少,方便編程及對信號的檢測。
存儲器擴展采用了 8片 8K的 6264芯片。他們通過地址所存芯片 74LS373和譯碼芯片 74LS138進行地址的所存和芯片的選擇。采用 A0-A12作為它們的地址線 電感器生產廠家,A13-A15作為 74LS138芯片的 3個引腳 ,用來與 8片 6264的選通信號相連。因此 ,第一片 6264的地址對應范圍是：0000H-1FFFFH；第二片為 2000H-3FFFH,依次類推,第 7片 6264對應的地址范圍是 E000-FFFFH。 3 軟件部分設計 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
