多功能低功耗海洋數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)
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2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)系統(tǒng)整體功能，系統(tǒng)硬件包括：輸入信號接口模塊、單片機(jī)核心控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、時(shí)鐘模塊、看門狗模塊、串行通信模塊和電源模塊。
2．1 輸入信號接口設(shè)計(jì)
采集器接收從風(fēng)速風(fēng)向傳感器和雨量傳感器傳來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(diào)理電路，調(diào)理成可以進(jìn)入單片機(jī)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(shè)計(jì)A／D模塊使用外接16位的A／D轉(zhuǎn)換芯片MAX1168。四路模擬信號進(jìn)入AD后轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)信號調(diào)理電路轉(zhuǎn)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MXA232電平轉(zhuǎn)化后，進(jìn)入外擴(kuò)串口芯片ST16C554D，然后進(jìn)入MCU。為防止高強(qiáng)度干擾損壞單片機(jī)，文中設(shè)計(jì)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://www.ex-cimer.com/article/193538.htm
2．2 單片機(jī)核心控制模塊
單片機(jī)核心控制模塊的設(shè)計(jì)主要包括C8051F020單片機(jī)的最小系統(tǒng)、鍵盤及液晶顯示電路的設(shè)計(jì)。C8051F系列單片機(jī)是Silicone Labora tories公司生產(chǎn)的低功耗混合信號片上系統(tǒng)型MCU，精簡指令集結(jié)構(gòu)，大多數(shù)指令可以在一個時(shí)鐘周期內(nèi)完成。C8051F120單片機(jī)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(zhuǎn)換峰值可達(dá)100ksps、64個I／O端口。因此選用C8051F1 20作為整個采集器的控制核心。為了方便野外安裝、調(diào)試設(shè)備，設(shè)計(jì)了鍵盤和液晶顯示模塊。液晶顯示模塊選擇OCM12864-8，與單片機(jī)連接只需5根數(shù)據(jù)線，操作方便，內(nèi)置字庫，可以輕松顯示中文、圖畫、數(shù)字、英文等信息。
2．3 數(shù)據(jù)存儲接口設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)存儲時(shí)，每分鐘數(shù)據(jù)以一條記錄的形式存入文件。測量數(shù)據(jù)以ASCII字符存儲，各要素?cái)?shù)據(jù)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，因此在移動通信、便攜場合得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)存儲接口邏輯如圖3所示。
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