基于C8051F060的采集存儲系統的設計
加入技術(shù)交流群
C805lF系列單片機是Cygnal公司完全集成的混合信號系統級器件(SOC)，其CIP一51內核運行速度高達25 MI/s，除具有標準805l的數字外設外，其內部還集成有數據采集和控制系統中常用的模數和數模轉換器等元件，豐富的外設資源及高速指令運算能力大大簡(jiǎn)化系統設計。為此，給出了基于C8051F060單片機的數據采集存儲系統設計方案，可實(shí)現外場(chǎng)試驗中彈載振動(dòng)傳感器輸出的3路振動(dòng)信號的采集和存儲，并將存儲的數據通過(guò)串行接口上傳至地面測試臺，最終上傳到上位機，從而實(shí)現現場(chǎng)數據的回放和分析。
2 系統硬件設計
圖1給出系統整體框圖，整個(gè)系統是由記錄器，地面測試臺，上位機及配套軟件組成。其中，記錄器包括電源模塊，信號調理模塊及采編存儲模塊，而電源模塊可向記錄器的各模塊提供所需電源，信號調理模塊用于濾波、調幅3路振動(dòng)信號，采編存儲模塊用于采集、編幀和存儲3路信號。系統存儲選用SAMSUNG的NAND Flash K9K8G08UOM器件，而主控器件選用C8051F060。該主控器件除指令執行速度快，I／0端口配置靈活和在線(xiàn)調試功能外，還具有以下特點(diǎn)：①內部集成10位逐次逼近型A／D轉換器，最高采樣率可達200 KS／s，無(wú)需外接專(zhuān)用A/D轉換器，降低成本，簡(jiǎn)化電路設計；②UARTI為增強型波特率發(fā)生器，最高波特率達系統時(shí)鐘頻率的1／2，可實(shí)現系統數據上傳。該系統采用14．745 6MHz的晶體振蕩器，最高通信波特率為7．372 8 Mb／s。③豐富的定時(shí)器資源，C805lF060內部具有5個(gè)定時(shí)/計數器，滿(mǎn)足系統要求。④C805lF060內部4 K字節的XRAM可作為數據緩存。圖2給出采編存儲模塊的結構框圖，具體電路連接圖如圖3所示。
地面測試臺主要完成外場(chǎng)試驗環(huán)境各項參數的模擬生成以及在記錄器回收后數據上傳，與記錄器的通信采用串口通信方式。上位機通過(guò)USB接口控制地面測試臺完成對記錄器的測試及記錄器回收讀數后的數據分析。從而該系統設計可滿(mǎn)足：振動(dòng)傳感器輸出幅值為0～5 V的3路電壓信號；A／D轉換器分辨率為10 bit；采集速率每路為5 KS／s，分時(shí)采集，存儲容量為1 G字節；實(shí)現循環(huán)記錄方式，系統上電后，當接收到一組特定串行數據后便開(kāi)始記錄，掉電后停止記錄，其串行數據的波特率為921．6 Kb／s。
3 系統軟件設計
3．1 開(kāi)啟采集方式
記錄器上電初始化后，在1 s內循環(huán)判斷串口0是否接收到一組數據，如果接收到數據，就進(jìn)入寫(xiě)狀態(tài)，否則轉去判斷讀信號是否有效。如果有效則進(jìn)入讀狀態(tài)，將數據從Flash中讀出并通過(guò)串口l發(fā)送，否則返回再判斷串口0是否接收到數據，如此循環(huán)。其總體流程如圖4所示。
評論