基于雙單片機的信號處理系統設計

當檢測與控制系統處理大量數據和多路信息時(shí)，只用一片單片機往往無(wú)法滿(mǎn)足系統實(shí)時(shí)性和擴展性要求，且處理時(shí)間較長(cháng)。例如在液面信息采集過(guò)程中，單片機要在相等的時(shí)間間隔進(jìn)行A／D轉換以及數據處理。由于要實(shí)現高通量的液體操作，液體操作平臺通常配置多根移液針同時(shí)進(jìn)行液體操作工作，采集多路液面信息。因此這里提出一種基于雙單片機的信號處理系統設計方案，該系統采用單片機(AT89S51)作為核心器件，2片AT89S51型單片機作為雙核心分擔整個(gè)檢測單元的任務(wù)。

1 系統硬件電路設計
該信號處理系統的總體設計方案為：?jiǎn)纹瑱C1定時(shí)進(jìn)行A／D轉換，并且將轉換結果存入外部數據存儲器：?jiǎn)纹瑱C2讀取數據存儲器中的轉換結果并且通過(guò)串口傳遞給計算機，同時(shí)還負責在系統接收到開(kāi)始或停止命令之后相應開(kāi)始或停止單片機1的A／D轉換工作。圖1為該信號處理系統的硬件結構框圖。

根據上述設計方案，該系統硬件分為以下模塊：
1．1 A／D轉換模塊設計
由于A(yíng)T89S51單片機并沒(méi)有A／D轉換模塊，因此在采集系統中需要使用具有A／D轉換功能的器件，這里采用ADC0832。ADC0832是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A／D轉換器。其主要特點(diǎn)如下：輸入輸出電平與TTL／CMOS相兼容；5 V電源供電時(shí)輸入電壓在0～5 V之間；工作頻率為250 kHz，轉換時(shí)間為32μs；一般功耗僅為15 mW。
A／D轉換模塊設計采用了ADC0832的以下引腳：引腳1(CS)是片選使能信號端，接單片機AT89S51的P3．4引腳。引腳2(CH0)、引腳3(CH1)是2個(gè)模擬量輸入通道，由于檢測器只使用了一個(gè)電容傳感器，因此，這里只采用引腳3作為模擬量輸入。引腳5(DI)是數據信號輸入端，負責選擇通道控制。引腳6(DO)是數據信號輸出端，負責輸出轉換后的數據。引腳5和引腳6由于在通信時(shí)并不是同時(shí)有效，而且與單片機是雙向接口，所以在使用過(guò)程中將這兩引腳連在一起使用，并連接至單片機的P1．1引腳；引腳7(CLK)是芯片時(shí)鐘輸入，接至單片機的P1．0引腳，如圖2所示。

1．2 存儲模塊設計
通過(guò)對存儲器性能、價(jià)格、購買(mǎi)情況等因素的綜合考慮，該系統設計采用Cypress公司的CY7C132。該器件是2 Kx8位高速雙端口靜態(tài)讀寫(xiě)存儲器。兩個(gè)端口可獨立訪(fǎng)問(wèn)存儲器內的任意存儲單元。該CY7C132有兩組對稱(chēng)的信號線(xiàn)，即每個(gè)端口都有獨立的地址線(xiàn)、數據線(xiàn)和控制線(xiàn)以及通信聯(lián)絡(luò )信號位。存取時(shí)間為25～55 ns，在非選通時(shí)自動(dòng)處于低功耗狀態(tài)，異步操作，輸入和輸出三態(tài)，與TTL電平兼容。