基于雙單片機(jī)的信號處理系統(tǒng)設(shè)計

當(dāng)檢測與控制系統(tǒng)處理大量數(shù)據(jù)和多路信息時，只用一片單片機(jī)往往無法滿足系統(tǒng)實時性和擴(kuò)展性要求，且處理時間較長。例如在液面信息采集過程中，單片機(jī)要在相等的時間間隔進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)處理。由于要實現(xiàn)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(jī)的信號處理系統(tǒng)設(shè)計方案，該系統(tǒng)采用單片機(jī)(AT89S51)作為核心器件，2片AT89S51型單片機(jī)作為雙核心分擔(dān)整個檢測單元的任務(wù)。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
該信號處理系統(tǒng)的總體設(shè)計方案為：單片機(jī)1定時進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，并且將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入外部數(shù)據(jù)存儲器：單片機(jī)2讀取數(shù)據(jù)存儲器中的轉(zhuǎn)換結(jié)果并且通過串口傳遞給計算機(jī)，同時還負(fù)責(zé)在系統(tǒng)接收到開始或停止命令之后相應(yīng)開始或停止單片機(jī)1的A／D轉(zhuǎn)換工作。圖1為該信號處理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖。

根據(jù)上述設(shè)計方案，該系統(tǒng)硬件分為以下模塊：
1．1 A／D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計
由于AT89S51單片機(jī)并沒有A／D轉(zhuǎn)換模塊，因此在采集系統(tǒng)中需要使用具有A／D轉(zhuǎn)換功能的器件，這里采用ADC0832。ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A／D轉(zhuǎn)換器。其主要特點如下：輸入輸出電平與TTL／CMOS相兼容；5 V電源供電時輸入電壓在0～5 V之間；工作頻率為250 kHz，轉(zhuǎn)換時間為32μs；一般功耗僅為15 mW。
A／D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)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(jī)AT89S51的P3．4引腳。引腳2(CH0)、引腳3(CH1)是2個模擬量輸入通道，由于檢測器只使用了一個電容傳感器，因此，這里只采用引腳3作為模擬量輸入。引腳5(DI)是數(shù)據(jù)信號輸入端，負(fù)責(zé)選擇通道控制。引腳6(DO)是數(shù)據(jù)信號輸出端，負(fù)責(zé)輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。引腳5和引腳6由于在通信時并不是同時有效，而且與單片機(jī)是雙向接口，所以在使用過程中將這兩引腳連在一起使用，并連接至單片機(jī)的P1．1引腳；引腳7(CLK)是芯片時鐘輸入，接至單片機(jī)的P1．0引腳，如圖2所示。

1．2 存儲模塊設(shè)計
通過對存儲器性能、價格、購買情況等因素的綜合考慮，該系統(tǒng)設(shè)計采用Cypress公司的CY7C132。該器件是2 Kx8位高速雙端口靜態(tài)讀寫存儲器。兩個端口可獨立訪問存儲器內(nèi)的任意存儲單元。該CY7C132有兩組對稱的信號線，即每個端口都有獨立的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線以及通信聯(lián)絡(luò)信號位。存取時間為25～55 ns，在非選通時自動處于低功耗狀態(tài)，異步操作，輸入和輸出三態(tài)，與TTL電平兼容。