微型光谱仪的设计

微型光谱仪的设计

1系统内智能芯片a-d检测器有很多类型，不同的应用场景对传输速度、高精度和功耗有不同的要求。随着单片机在各种智能仪器仪表中的广泛应用,出现了一些将A/D转换器和单片机内核集成在一块芯片上的数据采集芯片,ADμC812就是这样一种芯片。ADμC812是自带8通道12位逐次逼近式A/D转换器的新型单片机,可设置为单次转化或连续转化,并可使单片机进入外部触发DMA模式。2系统总结本系统采用AT89C52和ADμC812两个单片机,实现对光谱的实时采集和显示。系统总框图如图1所示。3a/d模块设计系统硬件的时候,笔者让ADμC812的A/D模块工作在外部触发DMA模式。ADμC812在本系统中主要是作为智能A/D采集模块,以便使A/D采集电路的设计得到简化。3.1方案4:专机通讯接口在设计原理图的时候,因为系统比较大,根据单片机不同将系统分为两部分。通过制定一个通讯协议使两个单片机之间能够通过并行口进行通讯。两个单片机的通讯用到了12根口线。在两个单片机中,都以P2口作为通讯数据线,P3.0、P3.1、P3.2、P3.3作为通讯控制线。图1是原理图的AT89C52部分,图2是原理图的ADμC812部分。3.2adc812mta转换模式介绍3.2.1a/d转换电路A/D转化是通过ADCCON1～3三个特殊功能寄存器来控制A/D转换。(1)ADCCON1—控制转换和采集时间MD1、MD0用于选择工作模式:00:工作于节电模式01:工作于正常模式10:在没有转换时进入节电模式11:在没有转换时进入备用模式CK1、CK0选择主时钟分频系数,从主时钟分频来产生ADC时钟,CK1—0为00～11,分别按1、2、4、8分频。AQ1、AQ0选择A/D采样保持时钟,分频系数从A/D时钟分频产生,AQ1—0为00～11时分别按1、2、4、8分频。T2C:定时器2溢出触发位,通过置位该位,可使用定时器2的溢出信号作为A/D转换触发信号。EXC:A/D转换外部触发使能位,通过置位该位,可由外部引脚(CONVST)来触发A/D转换。(2)ADCCON2—控制通道选择和转换模式ADC1为中断标志位DMA为DMA模式使能位CCONV为连续转换模式使能位SCONV为单次转换模式使能位CS3、CS2、CS1、CS0为通道选择位,用户通过程序指定须进行A/D转换的通道。CS3—0为0000～0111时指示8个通道号,1000时指示温度传感器,1111为DMA终止信号,其他情况保留。(3)ADCCON3用于给出A/D状态指示位,只有第7位为BUSY位,其它位保留,BUSY位为只读位,在一个有效的A/D转换或校验周期中,该位为“1”,当转换或校验结束后,该位清“0”。3.2.2dma方式的设置顺序在DMA模式下,无需MCU进行控制,自动将A/D转化的结果存入指定的位置,并且由于采用流水线作业方式,上次数据的存储和下次数据的转化可以同时进行,具体操作如下:(1)DMA方式的具体设置顺序:1)使A/D掉电:MD1、MD0设置为0。2)设置DMA方式的地址指针:通过设置DMAL、DMAH、DMAP来实现,设置的顺序为DMAL→DMAH→DMAP。3)设置外部存储器。(2)启动DMA方式的顺序:1)将DMA位置高。MOVADCCON2,#40H2)设置ADCCON1来使ADC结束掉电、设置ADC时钟和设置ADC转化的触发方式(本课题设为外部触发)。MOVADCCON1,#71H3)等待触发信号。在外部触发模式下,等待外部触发信号。4对adc812的程序ADμC812的工作主要是进行A/D转化,并根据AT89C52发下来的命令进行相应的处理。所以,ADμC812的程序还包括命令处理和通讯处理(与AT89C52之间的通讯)。AT89C52的工作主要是进行按键扫描、显示、根据扫描到的按键值结合系统状态进行相应的处理和与ADμC812进行通讯。4.1从不同状态的程在设计程序的时候,根据要进行的工作分为几个线程,各个线程又分为很多状态。每个线程运行所处的状态有相应的标志位标志出来,当一个线程需要和另一个线程协调工作时,就根据状态标志得到该线程所处的状态,根据此来决定是否满足要求。4.2关于单次通信协议两个单片机之间的通讯具体有4条控制线,8条通讯线(P2口)。通讯时,以启动通讯的单片机为主单片机,另外一个为从单片机。4.2.1具体控制线及其功能(1)req主CPU发出通讯请求。(2)病例主CPU告诉从CPU数据/命令准备好了。(3)婴儿从CPU告诉主CPU处理好否。(4)d.o从CPU区分通讯线上是数据还是命令的标志。4.2.2将所测监控的req信号作为定保护机制的操作(1)主CPU控制线的具体操作:主CPU先发出REQ信号,然后判断BUSY是否为低,是低时,就把要通讯的内容发到通讯线上,设置D/O以便从CPU判断接收到的内容是命令还是数据,最后再置RDY信号。再判断BUSY是否为高,不是的时候就不能改变端口的值。(2)从CPU的控制线的具体操作:平时BUSY为高,一旦检测到REQ信号就把BUSY变低,然后检测RDY信号(在BUSY清零后不检测REQ信号),得到RDY信号后就为低,把通讯线上的内容读取进来,操作完以后,把BUSY信号变高。(3)每个CPU内都有一个命令操作完成标志。5高精度a/d采集ADμC812作为一种新型的微控制器,具有一般单片机所不能比拟的强大功能。它内部集成的8通道高精