基于DSP和ARM的激光粒度儀關(guān)鍵電路設(shè)計

2 電路系統(tǒng)具體設(shè)計方案
2．1 數(shù)據(jù)采集電路設(shè)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(zhuǎn)換為光電流。然后經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換器，把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。再經(jīng)過放大電路放大，然后輸入到A／D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。然后把數(shù)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(tǒng)的硬件組成分為以下幾個部分：環(huán)形光電探測器、數(shù)據(jù)選擇部分、電流電壓轉(zhuǎn)換部分、運算放大部分、模數(shù)轉(zhuǎn)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，價格便宜；
②電流電壓轉(zhuǎn)換電路有起濾波作用的電容及可調(diào)電阻，有利于調(diào)整電路參數(shù)；
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(shù)轉(zhuǎn)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(dá)0．3mV，受實際測試條件所限制實際測試精度可達(dá)0．8mV；A／D轉(zhuǎn)換時間為10m，采集速度很高；此芯片抗干擾能力強，功耗低，性價比高；
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(dá)25MHz，而且開發(fā)簡單，性價比高。單片機采集來的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給DSP芯片。
2．2 DSP運算電路的設(shè)計
DSP作為一種用的數(shù)字信號處理器，自從問世以來，DSP就以數(shù)字器件特有的穩(wěn)定性，可重復(fù)性，可大規(guī)模集成，特別是可編程性和易于實現(xiàn)自適應(yīng)處理的特點，給數(shù)字信號處理的發(fā)展帶來了巨大的機遇。
激光粒度儀的采集電路采集來的數(shù)據(jù)通過RS232串口傳送給DSP處理器，經(jīng)過DSP進(jìn)行算法運算，運算完成后再通過RS232串口傳送給嵌入式ARM處理器顯示結(jié)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(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點：具有高度并行性和專用硬件乘法器和加法器的CPU設(shè)計，芯片性能大大提高；程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址，獨立訪問。本系統(tǒng)中設(shè)置了16路數(shù)據(jù)總線，32路地址總線，其余的為控制總線。