基于A(yíng)VR單片機大容量數據采集系統的設計

摘要：高速嵌入式AVR單片機廣泛應用于數據采集控制系統中，但由于自身存儲容量過(guò)小而不能盡其所能，外擴Flash芯片很好地解決了存儲容量上的瓶頸，在提高單片機性能的同時(shí)大大降低了系統成本。基于此設計了5路A／D采集電路，同時(shí)介紹了各個(gè)芯片的特點(diǎn)、功能結構，并在此基礎上給出了它們之間的硬件接口設計及程序設計流程。
關(guān)鍵詞：大容量數據采集；AVR單片機；Flash存儲器，接口設計

0 引言
AVR系列單片機一直以功能強、高可靠性、高速度、低功耗等特點(diǎn)而受到廣泛的應用。但是AVR單片機自身的存儲空間不大，例如在長(cháng)時(shí)間或者高速數據采集系統中，對數據存儲空間需求很大，單片機自身的空間難以滿(mǎn)足存儲要求，所以在大容量數據采集的場(chǎng)合下其作用受到了限制。因此，在A(yíng)VR單片機的基礎上外擴一個(gè)存儲芯片可以解決其存儲容量小的問(wèn)題。
Flash存儲器體積小、容量大、并可隨機訪(fǎng)問(wèn)，是作為擴展存儲芯片的最佳選擇。設計中采用了sumsung公司生產(chǎn)的NAND型的K9F5608UOM芯片作為擴展存儲。

1 硬件設計
論文設計了5路A／D采集電路，介紹了如何在實(shí)際的電路中實(shí)現大容量數據采集。設計要求：5路并行采集電路，A／D采集精度為12位，每路的采集速度約為10 k／s，有效采集時(shí)間約為10分鐘。由此我們可以得到所需要的存儲空間大小大約為3 M(10×5 x10×60 K)，一般AVR單片機的數據存儲容量是遠遠達不到的，因此擴展一個(gè)FLASH芯片作為數據存儲器。
整個(gè)數據控制采集系統由三大模塊組成，分別是MAX1304模數轉化芯片構成的數據采集模塊、K9F4G08UOM存儲芯片構成數據存儲模塊以及Atm-ega16L芯片組成的系統控制模塊。系統設計構架見(jiàn)圖1。

1．1 系統控制芯片介紹
ATmage16L是ATMEL公司在2002年第一季度推出的一款AVR單片機，采用RISC指令系統，Havard結構設計，具有接近1MIPS／MHz的高速處理能力，具有16 k字節的在線(xiàn)編程FLASH，512字節的EEPROM數據存儲器，32個(gè)可編程雙向I／O口可傳送地址和數據。芯片引腳見(jiàn)圖2。

1．2 A／D芯片接口設計
MAX1304是MAXIM公司推出的可編程12位精度串行輸出A／D轉換芯片，它具有8路模擬通道輸入，每路都有獨立的采樣保持(T／H)電路。并行采樣的功能極大地提高了采樣速率，可應用在高速數據采集電路中。其電壓輸入范圍為0～+5 V，并具有±6 V的故障保護，為電路提供了很好的安全屏障。內部或外部基準模式以及內部或外部時(shí)鐘選擇使得在設計電路時(shí)有了很大的靈活性。本設計中選用的是內部時(shí)鐘及內部基準模式(電路典型接法如圖3所示)。MAX1304的數據位與ATmegal6L的B，D兩個(gè)擴展口相連，以實(shí)現采集數據的讀??；其控制位與ATmegal6L的A擴展口連接，控制AD轉換、芯片配置等操作。