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1、电子竞赛之多路数据采集系统,设计功能及要求,设计功能 实现一个七路数据采集系统，系统的原理框图如下：,主控制器能对50米的各路数据，通过串行传输线进行采集和显示。指标要求1、实现现场模拟信号产生器，即通过自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应15v直流电压（200Hz对应1.00v，2kHz对应5v）。,设计功能及要求,设计功能及要求,2、多路数据采集器 数据采集器第一路输入自制1V5V直流电压，第27路分别输入来自直流源的5V、4V、3V、2V、1V、0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度）。将各路模拟信号分
2、别转换成8位二进制数字信号，在经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。,设计功能及要求,3、主控器通过串行传输线路对各路数据进行 采 集和显示。采集方式包括循环采集（即1路、2路7路、1路）和选择采集（任选一路）二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。4、发挥部分 1）尽可能减少传输线数目 2）其它功能的改进,摘要,本系统采用双CPU控制，主机与从机的CPU都是使用SPCE061A单片机。从CPU负责采集七路数据，同时应答主CPU发送的命令。主CPU进行数据处理，数据显示，键盘输入，系统报警，语音播报通道的电压值。在主CPU与从CPU的通讯中，采用国际标准的RS485差分方式接口，使通讯
3、的速率和传输距离均大于RS232的标准接口方式，并且用线最少（只要两根）。本系统实现了一种具有语音播报、语音提示的高性能、高智能的实用型远距离多路数据采集系统。,SPCE061A单片机简介,16位微控制器：16位加法运算、16x16位硬件乘法、DSP的内积滤波运算CPU最高时钟达到49MHZ内建32k字的Flash程序存储器、2k字的SRAM数据存储器2个16位I/O端口7路AD转换通道1路音频AD转换通道,SPCE061A单片机简介,内置MIC放大电路和动态增益(AGC)放大电路2路电流输出的DA转换通道2个定时器实时实钟低电压复位、低电压监测内置在线仿真接口,（一）方案设计与论证,方案一：
4、该方案的系统原理框图如下图所示。,方案设计与论证,方案二：,方案设计与论证,方案比较 方案1和方案2采用相同的现场模拟信号发生器、通讯方式，实现起来都能达到题目的要求。但是方案二更具结构化，编程方便。SPCE061A内置的A/D电路、32K flash以及在线调试、下载功能，使得开发时间大大缩短。另外，SPCE061A具有音频处理功能，只要调用库函数即可实现音频编程，所以可以用来扩展系统的语音播放、以及语音报警功能。所以选择方案二来设计系统,（二）系统硬件电路设计,系统框图,系统硬件电路计,61板接口说明,系统硬件电路设计,主机系统电路,系统硬件电路设计,从机系统电路,系统硬件电路设计,数码显
5、示电路,系统硬件电路设计,键盘输入电路,系统硬件电路设计,模拟信号产生器 1、正弦波信号发生器 利用可变电阻改变振荡频率，使频率在 200Hz2KHz范围变化 2、频率电压变换电路 将输入的频率200Hz2KHz变换为1V-5V输出 电压（200Hz对应1V,2KHz对应5V输出）。,系统硬件电路设计,正弦波信号发生器 电路,系统硬件电路设计,频率电压变换电路,系统硬件电路设计,1V到5V转0.66V到3.3V输入电路,系统硬件电路设计,RS485接口电路,（三）系统软件设计,从机主程序流程从机系统中断程序流程主机主程序流程主机系统的按键处理子程序流程 主机发送命令接收数据子程序流程主机系统中
6、断程序流程,从机系统主程序流程,从机系统中断程序流程,主机主程序流程,主机按键处理程序流程,主机数据采集流程,从机系统FIQ中断流程,从机系统IRQ5中断流程,（四）测试结果,第一路测试结果如下表所示,测试结果,第二、三、四、五、六、七路测试,整机指标,采集部分 1、采集通道数：7路 2、采集精度：10位A/D转换 通讯部分 1、传输信号电平幅度：-7V+12V 2、传输线数目：2根 主控制器部分 1、数据显示状态：2种（循环和手动）2、循环显示周期：2妙 3、显示精度：0.1V,系统使用说明,键盘说明 用户主要是根据语音提示对主机的输入键盘进行操作。系统的键盘定义如下表所示：,系统使用说明,
7、按键功能说明,系统使用说明,语音提示说明 1）开机提示“欢迎使用SPCE061A开发数据采集系统”2）开机提示后，接着提示“请选择采集模式”，要求用户按C_Sample或S_Sample键。3）按下C_Sample键后，语音提示“模式选择完 毕”,系统使用说明,语音提示说明 4）按下S_Sample键后，语音提示“请输入通道 号”5）按下S_Sample键后，再按下17数据键，系统提示“通道号选择完毕”。6）按下“Enter”键后，系统提示“开始循环采集数据”或“开始选择采集数据”，开始采集数 据。,系统使用说明,语音提示说明 7）按下“Cancel”键的时候，系统提示“请 重新设置数据采集模
8、式”8）通道数据采集完毕后，播放语音：“通道的电压为：。伏”9）当系统的主机与从机连接失败的，主机 系统语音提示“终端连接失败”,LED显示说明,电压显示区，比如电压为1.5V将显示1。5,显示通道号，比如显示1，则为1通道。,（五）总结,使用SPCE061A开发数据采集系统，具有很大的市场前景。首先，它的易学、易用的编程语音、开发环境，可以使初学者迅速入门；其次它具有模块化的结构，内置7路10位的AD，简化用户的电路设计；再者，它具有语音识别、音频处理功能，使得用户可以开发出更智能化的产品。,参考资料,MAX3485数据手册 SPCE061A原理与应用教材书 http:/ICL8038数据书册 LM331数据手册全国大学生电子设计竞赛1994年获奖作品选编,谢谢大家！,
