多功能低功耗海洋數據采集器的設計
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2 系統硬件設計
根據系統整體功能，系統硬件包括：輸入信號接口模塊、單片機核心控制模塊、數據存儲模塊、時(shí)鐘模塊、看門(mén)狗模塊、串行通信模塊和電源模塊。
2．1 輸入信號接口設計
采集器接收從風(fēng)速風(fēng)向傳感器和雨量傳感器傳來(lái)的兩路脈沖信號包括：0～1 kHz方波的風(fēng)速頻率信號和降雨脈沖信號。兩路輸入信號進(jìn)行信號調理電路，調理成可以進(jìn)入單片機的0～3．3 V電壓信號進(jìn)入MCU。采集器要接收從氣壓傳感器、濕溫傳感器和風(fēng)向傳感器輸入的四路模擬信號。本設計A／D模塊使用外接16位的A／D轉換芯片MAX1168。四路模擬信號進(jìn)入AD后轉換成數字量，經(jīng)信號調理電路轉換成0～3．3 V電壓信號進(jìn)入MCU。采集器將激光測距傳感器和溫鹽傳感器輸入的兩路RS232信號經(jīng)過(guò)MXA232電平轉化后，進(jìn)入外擴串口芯片ST16C554D，然后進(jìn)入MCU。為防止高強度干擾損壞單片機，文中設計了光電隔離電路。輸入信號邏輯框圖如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/193538.htm
2．2 單片機核心控制模塊
單片機核心控制模塊的設計主要包括C8051F020單片機的最小系統、鍵盤(pán)及液晶顯示電路的設計。C8051F系列單片機是Silicone Labora tories公司生產(chǎn)的低功耗混合信號片上系統型MCU，精簡(jiǎn)指令集結構，大多數指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內完成。C8051F120單片機具有100MIPS的處理峰值、128 kB的Flash存儲器、8448B的RAM、可外接存儲器、具有12位A／D且轉換峰值可達100ksps、64個(gè)I／O端口。因此選用C8051F1 20作為整個(gè)采集器的控制核心。為了方便野外安裝、調試設備，設計了鍵盤(pán)和液晶顯示模塊。液晶顯示模塊選擇OCM12864-8，與單片機連接只需5根數據線(xiàn)，操作方便，內置字庫，可以輕松顯示中文、圖畫(huà)、數字、英文等信息。
2．3 數據存儲接口設計
數據存儲時(shí)，每分鐘數據以一條記錄的形式存入文件。測量數據以ASCII字符存儲，各要素數據按照讀取配置文件時(shí)得到的要素順序排列，并在記錄前面加上采集時(shí)間。選擇的存儲芯片AT45DB041，采用8腳的SOIC封裝。AT45DB041是ATMEL公司的新型FLASH芯片，該芯片具有容量大、讀寫(xiě)速度快、外圍電路少等諸多優(yōu)點(diǎn)，更為重要的是該芯片可最低工作在2．5 V，工作電流僅為4 mA，因此在移動(dòng)通信、便攜場(chǎng)合得到了廣泛的應用。數據存儲接口邏輯如圖3所示。
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