基于DSP和ARM的激光粒度儀關(guān)鍵電路設計

2 電路系統具體設計方案
2．1 數據采集電路設計
粒度儀的光電探測器是用光電池做成多元環(huán)形，多元環(huán)形光電探測器接收散射光的光能量，環(huán)形光電池把光能量轉換為光電流。然后經(jīng)過(guò)電流電壓轉換器，把電流信號轉換為電壓信號。再經(jīng)過(guò)放大電路放大，然后輸入到A／D轉換器，將模擬信號轉換為數字信號。然后把數字信號輸入到C805lF320單片機，單片機然后再傳給DSP進(jìn)行處理，如圖3所示。

系統的硬件組成分為以下幾個(gè)部分：環(huán)形光電探測器、數據選擇部分、電流電壓轉換部分、運算放大部分、模數轉換部分和中央單片機控制部分。
①模擬多路選擇器選用ADG506，它精度高，為1mV，抗干擾能力強，功耗低，價(jià)格便宜；
②電流電壓轉換電路有起濾波作用的電容及可調電阻，有利于調整電路參數；
③濾波放大電路的二階Butterworth低通濾波器截止頻率為10Hz，主要濾除工頻干擾；
④模數轉換電路采用的芯片是TLC2551，此芯片是14位A／D，輸入電壓范圍為：O～5V；理論采集精度可達0．3mV，受實(shí)際測試條件所限制實(shí)際測試精度可達0．8mV；A／D轉換時(shí)間為10m，采集速度很高；此芯片抗干擾能力強，功耗低，性?xún)r(jià)比高；
⑤控制電路采用C8051F320作為采集電路的控制芯片，它片上資源豐富，主頻高可達25MHz，而且開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比高。單片機采集來(lái)的數據通過(guò)串口發(fā)送給DSP芯片。
2．2 DSP運算電路的設計
DSP作為一種用的數字信號處理器，自從問(wèn)世以來(lái)，DSP就以數字器件特有的穩定性，可重復性，可大規模集成，特別是可編程性和易于實(shí)現自適應處理的特點(diǎn)，給數字信號處理的發(fā)展帶來(lái)了巨大的機遇。
激光粒度儀的采集電路采集來(lái)的數據通過(guò)RS232串口傳送給DSP處理器，經(jīng)過(guò)DSP進(jìn)行算法運算，運算完成后再通過(guò)RS232串口傳送給嵌入式ARM處理器顯示結果。原理框圖如下圖4所示：

①DSP芯片選用TMS320C5416，TMS320C5416采用改進(jìn)的哈佛結構，具有以下優(yōu)點(diǎn)：具有高度并行性和專(zhuān)用硬件乘法器和加法器的CPU設計，芯片性能大大提高；程序存儲器和數據存儲器是相互獨立的存儲器，每個(gè)存儲器獨立編址，獨立訪(fǎng)問(wèn)。本系統中設置了16路數據總線(xiàn)，32路地址總線(xiàn)，其余的為控制總線(xiàn)。