基于单片机的数据采集卡的硬件设计
基于AT89C52单片机的SD卡的读写设计
长期以来，以Flash Memory为存储体的SD卡因具备体积小、功耗低、可擦写以及非易失性等特点而 被广泛应用于消费类电子产品中。特别是近年来，随着价格不断下降且存储容 量不断提高，它的应用 范围日益增广。当数据采集系统需要长时间地采集、记录海量数据时，选择SD卡作为存储媒质是开发 者们一个很好的选择。在电能监测以及 无功补偿系统中，要连续记录大量的电压、电流、有功功率、 无功功率以及时间等参数，当单片机采集到这些数据时可以利用SD作为存储媒质。本文主要介绍了 SD卡在电能监测及无功补偿数据采集系统中的应用方案。 设计方案 应用AT89C52读写SD卡有两点需要注意。首先，需要寻找一 个实现AT89C52单片机与SD卡通讯的 解决方案；其次，SD卡所能接受的逻辑电平与AT89C52提供的逻辑电平不匹配，需要解决电平匹配问 题。 通讯模式 SD卡有两个可选的通讯协议：SD模式和SPI模式。SD模式是SD卡标准的读写方式，但是在选用SD模 式时，往往需要选择带有 SD卡控制器接口的MCU，或者必须加入额外的SD卡控制单元以支持SD卡的 读写。然而，AT89C52单 片机没有集成SD卡控制器接口，若选用SD模式通讯就无形中增加了产品的 硬件成本。在SD卡数据读写时间要求不是很严格的情况 下，选用SPI模式可以说是一种最佳的解决方 案。因为在SPI模式下，通过四条线就可以完成所有的数据交换，并且目前市场上很多MCU都集成有现 成的 SPI接口电路，采用SPI模式对SD卡进行读写操作可大大简化硬件电路的设计。 虽然AT89C52不带SD卡硬件控制器，也没有现成的 SPI接口模块，但是可以用软件模拟出SPI总线时 序。本文用SPI总线模式读写SD卡。 电平匹配 SD卡的逻辑电平相当于 3.3V TTL电平标准，而控制芯片AT89C52的逻辑电平为5V CMOS电平标 准。因此，它们之间不能直接相连，否则会有烧毁SD卡的可能。出于对安全工作的考虑，有必要解决 电平匹配问题。 要解决这一问 题，最根本的就是解决逻辑器件接口的电平兼容问题，原则主要有两条：一为输出电平 器件输出高电平的最小电压值，应该大于接收电平器件识别为高电平的最低电 压值；另一条为输出电 平器件输出低电平的最大电压值，应该小于接收电平器件识别为低电平的最高电压值。 一般来说，通用的电平转换方案是采用类 似SN74ALVC4245的专用电平转换芯片，这类芯片不仅可 以用作升压和降压，而且允许两边电源不同步。但是，这个方案代价相对昂贵，而且一般的专用 电平 转换芯片都是同时转换8路、16路或者更多路数的电平，相对本系统仅仅需要转换3路来说是一种资源 的浪费。 考虑到SD卡在SPI协议的工 作模式下，通讯都是单向的，于是在单片机向SD卡传输数据时采用晶体管 加上拉电阻法的方案，基本电路如图1所示。而在SD卡向单片机传输数据时可以直接连 接，因为它们 之间的电平刚好满足上述的电平兼容原则，既经济又实用。 这个方案需要双电源供电（一个5V电源、一个3.3V电源供 电），3.3V电源可以用AMS1117稳压管从 5V电源稳压获取。 硬件接口设计 SD卡提供9Pin的引脚接口便于外围电路对其 进行操作，9Pin的引脚随工作模式的不同有所差异。在 SPI模式下，引脚1（DAT3）作为SPI片选线CS用，引脚2（CMD）用作SPI总线的数据 输出线 MOSI，而引脚7（DAT0）为数据输入线MISO，引脚5用作时钟线（CLK）。除电源和地，保留引脚 可悬空。 本文中控制SD卡的 MCU是ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机AT89C52，内含8K 字节的可反复擦写的只读程序存储器和256字节的随机存储数据存储器。由于AT89C52只有256字节 的数据存储 器，而SD卡的数据写入是以块为单位，每块为512字节，所以需要在单片机最小系统上增 加一片RAM。本系统中RAM选用存储器芯片HM62256，容量 为32K。对RAM进行读写时，锁存器把 低8位地址锁存，与P2口的8位地址数据构成16位地址空间，从而可使SD卡一次读写512字节的块操 作。系统硬 件图如图2所示。 软件设计 SPI工作模式 SD卡在上电初期自动进入SD总线模式，在此模式下向SD卡发送复位命令 CMD0。如果SD卡在接收复 位命令过程中CS低电平有效，则进入SPI模式，否则工作在SD总线模式。 对于不带SPI串行总线接口的 A5口（模拟CLK线）的初始状态设置为1，而在允许接收后再置P1.5为 0。这样，MCU在输出1位 SCK时钟的同时，将使接口芯片串行左移，从而输出1位数据至AT89C52单片机的P1.7（模拟MISO 线），此后再置 P1.5为1，使单片机从P1.6（模拟MOSI线）输出1位数据（先为高位）至串行接口芯
基于C8051F020单片机的数据采集系统设计
基于 Ｃ ０ ０ ０ ８ ５ ２ 单片机 的数据采集系统设计 １ Ｆ
唐 宝成
（ 长江张家港通信管理处）
【 要 】 本 设计 以 Ｕ Ｂ总 线 的 采 集 系 统 为 主要 研 究 内容 ， 用 Ｃ ０ １ ３ ０等 芯 片 组 成 的 一 套 数 据 采 集 系 统 的 设 计 方 案 、 发 方 法和 开 发过 程 ， 摘 Ｓ 利 ８ ５ Ｆ２ 开 并给 出了 具体 实现 方 案 。 据 采 集 系 统 的 设 计 包 括 硬件 设计 、 数 固件 程 序 开 发 、 动 程序 开发 和 应 用 程 序 开 发 四 大部 分 。首先 介 绍 了设 计 中所 用 的 Ｃ ０ １３ ０芯 驱 ８ ５ Ｆ２ 片 的 性 能和 特 点 ， 后 给 出 了具 体 硬件 设计 方 案 ， 重 点 介 绍 了 设 计 中应 该注 意 的 问题 。固 件 程序 开发 部 分 是 设 计 中 的 重 点 ， 文 先 从 总 体上 介 绍 了程 序 然 并 论 的 设 计 思想 及 其 层 次 结 构 ， 后 详 细介 绍 了各 层 次 程 序 的设 计 过 程 ， 随 并给 出 了部 分 源 代 码 和 程 序 流程 图 。本 设 计 完 成 了基 于 Ｕ Ｂ总 线 的 数据 采 集 的设 计 ， Ｓ
进 行 硬 件 和 软 件 的 功 能合 理 分 配 、 作 面 板 的设 计 。数 据 采 集 系统 设 计 的 操 基本原则如下 ： １充 分 考 虑 系 统 输入 信 号 的特 性 ， 保 性 能 指 标 能 够 完全 实现 ； ． 确
图 ２ 系 统 软件 结 构 图 ３硬件 设计 美 国 Ｃｇａ ｙ ｎ ｌ公 司是 一 家 专 业 从 事 混 合 信 号 片 上 系 统 单 片机 的 设计 与 制 造 的半 导 体 公 司 ， 在 市 场 上 推 出 了 ５ 它 ３个 品种 的 Ｃ ０ １ ８ ５ Ｆ系 列 片 上 系统 单 片机 。Ｃ０ １ ８ ５ Ｆ系 列 单 片 机 是 集 成 的 混 合 信 号 片 上 系 统 Ｓ Ｃ（ｙ ｔｍ Ｏ Ｓ ｓ ｅｏ Ｆ ｈ ｐ ， 有 与 Ｍ Ｓ ５ Ｉ Ｃ ｉ）具 Ｃ 一 １内核 及 指 令 集 完 全 兼 容 的微 控 制器 ， 了 具有 标 除 准 ８ ５ 的 数 字 外设 部 件 之 外 ，片 内还 集 成 了 数 据 采 集 和 控 制 系 统 中常 用 ０１ 的模 拟 部 件 和 其 它 数字 外 设 及 功 能 部 件 。 Ｃ ０ １ 列 单 片 机 的功 能 部 件 包 括 模 拟 多 路 选 择 器 、可 编 程 增 益 放 ８ ５ Ｆ系
基于单片机的数据采集卡的设计
入 信 号 由 单 片 机 ３睇 的 六 分 频 晶 振 频 率 得 到 ２ ｚ 钟 。 用 ０ ＭＨ 时 Ａ Ｃ８９ Ｄ ０ ０ ￣足了模拟信号Ａ Ｄ ／ 转换的需要 。 单片机控制模块 主要 由Ａ ８Ｃ ２ Ｔ ９ ５及附加 电路组成 。Ａ ８Ｃ ２ Ｔ ９ ５是单 片Ｃ Ｓ 位 ，８ ＭＯ ８ 通道 多路逐 次逼近转换 器 ，可与微机 兼容 。其存储 器 容量 为８ 的普通 型的二 倍 ，扩展 运 用具 有灵活 的设计空 问 ， 制 Ｋ 控 精 度高 ，性能稳定。Ｐ 作 为信 号的输入端 口．Ｐ端作 为控制选择信 Ｏ ２ 号 的路径 ，Ｐ ．— ３ 端 口作 为四位Ｌ Ｄ ３ Ｐ． ｏ ３ Ｅ 数码管显 示控制 ，Ｐ 端 为输 ｌ 出 ，用 Ｔ ，ＷＲ 为选 择单 路， １ 作 循环 和通道 选择 ，Ｒ 曦 上 电复位 电 ｓ 路 ， ９ ５采用 内部 时钟 方式 ，故在Ｘ Ａ １ Ｘ Ａ ２ ８Ｃ２ Ｔ Ｌ ， Ｔ Ｌ 引脚外接 一振荡 电路 ，Ａ Ｅ Ｄ ００提供２ ｚ Ｌ 为Ａ Ｃ ８９ ＭＨ 的频率 ’ 。
换 、数据 处理及显 示控制 等组成 ，电路原理 图如 图２ ／ 转换 由集 。Ａ Ｄ 成电路０ ０ 完 成。０ ０ 具有８ 模拟输入端 口 ，地址线 （ ３ ２ 脚 ） ８９ ８９ 路 ２～５ 可决 定对哪一路模拟 输入作Ａ Ｄ ／ 转换 。２ 脚 为地址 锁存控制 ，当输入 ２
ＰＰ Ｎ 分别控制。 Ａ ８ Ｃ ２ 片机的时钟 信号通 常有两种形式 Ｔ ９ ５单 ：一 种是内部时钟 方 式 ，另 一 种 是 外 部 时 钟 方 式 内 部 时 钟 方 式 是 在 单 片 机 的 Ｘ Ａ １ Ｔ Ｌ ￣脚 外接石 英晶体 ，就构 成了 自激振 荡并在单 片机 Ｔ Ｌ 和Ｘ Ａ ２ Ｊ Ｉ
基于AT89S52单片机的CAN总线数据采集卡的设计
ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ 。 ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ａ ｎ ｄ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ， Ｃ ＡＮ—Ｂ Ｕ Ｓ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ＡＴ ８ ９ Ｓ ５ ２ ａ ｓ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｕ ｎ ｉ ｔ ． Ｎｏ ｔ ｏ ｎ ｌ ｙ ｆ ｏ ｒ ｒ ｅ ａ ｌ —
模块 、 Ｃ Ａ Ｎ 通 信 模 块 。其 系 统 框 图 如 图 １所 示 。
为Ａ ／ Ｄ转 换 芯 片 数据 输 出 端 口接 ＭＡ Ｘ １ ８ ７的 Ｄｏ ｕ ｔ 端 口。 当使 能 端Ｃ Ｓ置 为低 电平 时 ， 内部 跟 踪／ 保持器（ Ｔ ／ Ｈ） 进入 保 持 状 态 并进
行 转换 ， 转换完毕 Ｄ ＯＵ Ｔ输 出高 电 平 。此 时 方 可在 Ｓ Ｃ Ｌ Ｋ端 输入
《 工业控制计算机／ ２ ０ １ ３年第 ２ ６卷第 ６期
５ １
基于 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 单片机的 Ｃ Ａ Ｎ总线数据采集卡的设计
ＣＡＮ Ｄａ ｔ ａ Ａｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ｌ ｅ ｒ
具 有 灵活 方便 、 可靠性好 、 通信速率 高 、 抗 干 扰 能力 强 等 特 点 ， 而 且成本低 、 结构简单 。
１ 系统 总体 方 案设 计 根据 实 际 工作 应 用 ，整 个 系统 分 为 以 下几 个 部 分 ： ＣＰ Ｕ、 数 字量 输 入 口、 数字量输 出口、 模拟量输入 口、 模 拟 量 输 出 口、 电源
移位脉 冲将 １ ２位转换 结果 由最高位 到最低位依 次读 出 Ｄ ＯＵ Ｔ
基于stm32的can总线的数据采集卡设计
制定组织主要高层协议
CiA CAL协议
CiA CANOpen协议
ODVA DeviceNet协议
Honeywell SDS协议
Kvaser CANKingdom协议
2.4 CAN波特率计算
2.4.1
波特率（Baud rate）即调制速率，指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数。它是对符号传输速率的一种度量，1波特即指每秒传输1个符号。单位“波特”本身就已经是代表每秒的调制数。
（3）数据采集卡的CAN总线标识符可用拨码开关指定。
2、要求选择合适的STM32微控制器，具备对CAN总线的支持，并选择合适的CAN接口电路芯片；
3、要求完成采集卡的硬件电路设计，包括原理图设计、PCB布线设计；
4、要求完成STM32程序设计，并进行仿真；
5、提交设计报告。
摘
摘要：CAN(Controller Area Network,控制器局域网)是一种有效支持实时控制的串行数据通信网络。自上世纪80年代诞生以来，CAN总线以其可靠性好、实时性高及组网简便灵活等优势而受到人们的青睐，并在众多行业领域内得到了广泛的应用。随着工业技术的不断进步，控制过程的自动化与网络化是必然的发展趋势，同时数据的传输量越来越大，对数据传输的实时性要求也更加苛刻。笔者采用内置CAN控制器的高性能微处理器STM32F105vct6作为节点的微处理器，使用带隔离的高速集成CTM1050T作为CAN收发器，数据输入输出通道采用光电耦合器进行隔离，设计了CAN总线系统的数据采集节点。本设计节点具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、实时性高及数据处理能力强等优势。实现，它主要实现现场节点的监控及数据的显示、分析和存储。数据转换器采用RS-232转CAN，它主要实现串口协议与CAN协议之间的桥接，并将接收的数据进行转发。各节点与工业现场的仪器仪表相连接，不分主次地挂接在CAN总线上，它主要实现数据的采集与处理，并接收来自CAN总线上的数据或将数据发送到CAN总线上。
基于单片机的多线程数据采集系统设计
6科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFO RM TI ON 2008N O .15SCI ENC E &TECH NOLOG Y I N FOR M A TI ON 信息技术随着单片机技术的发展,其高稳定性和高信价比的到了个广范的认可,越来越多的应用在数据采集系统和监测系统。
我国工业自动化程度的迅速发展,对数据采集系统要求也越来越高,由原来的单一数据采集逐渐扩展到多数据的采集,如对工业生产设备的电流、电压、温度、压力、流量等数据的采集。
数据采集的准确、快速关系到生产安全及产品的质量。
数据采集系统有很多种实施方案,本文介绍采用SST89C58单片机作为中心控制单元,应用串行A/D 转换芯片完成多路数据采集,利用RS232串口驱动芯片完成单片机与PC 的数据交换,这样用户可以在上位机上利用本系统提供的数据处理平台对数据进行查询、分析、绘图和远程监控等,本系统可以是工作人对生产设备的运行监测和故障排查。
1硬件实现本系统有上位机(PC)和下位机(单片机)组成。
多线程数据采集系统的工作是:传感器将被测信号的物理量转换成电信号,经过信号调节(滤波),抑制干扰噪声信号的高频分量,经过采样器,将信号的采样值转化为数字信号,再通过接口电路将数据送到单片机中进行处理。
对于P C 机器的要求根据需要而定一般应选择处理速度快、存储量大、性能稳定。
应尽量选择品牌机器,在实际应用中品牌机器的稳定性还是的到认可的。
如果PC 一旦出现问题那对数据采集系统的影响很大,对生产安全和产品的质量都有很大的影响。
操作软件选择组态王,工业控制组态软件是一种可以各种数据采集卡等设备中实时采集数据,发出控制命令并监控系统运行是否正常的软件包,组态软件能充分利用W i ndow s 强大的图形编辑功能,以动画方式显示监控设备的运行状态,方便地构成监控画面和实现控制功能,并可以生成报表,立时数据库等。
系统采用组态王6.5作为监控软件开发平台,组态王是运行在W i ndo ws 2000/XP/NT,由工程浏览器T ouchm a k 和画面行系统T ouc hvi e w 两部分组成。
基于C51单片机的多路数据采集系统设计毕业设计论文
基于单片机的多路数据采集系统设计The Design Of Multi-channel Data Acquisition System BasedOn SCM毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书图3.1 主机部分电路原理图。
基于单片机的多路数据采集系统设计(3章)
基于单片机的多路数据采集系统设计摘要数据采集是指从带有模拟、数字被测单元的传感器或者其他设备中对非电量或电量信号进行自动采集，再送到上位机中进行分析和处理。
近年来，众人时刻关注着数据采集及其应用的发展和市场形势。
广大人们的关注使得数据采集系统的发展有了质的飞跃，它被广泛用于各种数字市场。
本文介绍了数据采集的相关概念和基本原理，设计了基于STM32F407的多路数据采集系统的硬件和软件的实现方法及实现过程，并经过调试完成其主要功能和主要技术指标。
硬件部分包括：主控电路、信号采集处理电路、TFT液晶显示电路、SD 卡存储电路、串口通讯电路。
实现过程是以STM32F407为控制核心，通过模数转换器，实时对输入信号进行采样，得到一串数据流，通过控制器的处理实现数据的采集和显示。
软件部分包括：信号采集分析算法、嵌入式操作系统移植、UC-GUI人机交互界面设计、文件管理系统移植。
主要实现了对采集数据的存储和分析，频率和幅值的计算，液晶屏的控制和界面显示。
程序是在keil uVision的集成开发环境中用C语言写成的，编程具有模块化的特点，因此可读性比较高，维护成本较低。
最后，用Altium designer（DXP）设计了数据采集系统的原理图，并制作了PCB电路板。
在实验室里制作了数据采集系统并进行了系统调试，经过调试，达到了所应该实现的功能和技术指标。
关键词：多路数据采集，STM32F407，液晶显示MULTI-CHANNEL DATA ACQUISITION SYSTEMBASED ON SINGLE CHIP DESIGNABSTRACTData acquisition is the automatic acquisition of non electric or electric quantity signals from sensors and other devices, such as analog and digital.In recent years, data acquisition and its application has gradually become the focus of attention. Therefore, the data acquisition system has been rapid development, it is widely used in various fields.The software part includes: signal acquisition and the embedded operating system transplant, UC-GUI man-machine interface design. Mainly realizes the storage and analysis of the collected data, calculate the frequency and am plitude of the LCD screen display and control interface. The program is written by C language in the integrated development environment KEIL uVision and modular programming makes the program readable and easy maintenance features Finally, using designer Altium to design and manufacture the digital oscilloscope circuit board PCB. In the laboratory, the digital oscilloscope has been made and the system has been debugged. After debugging, it has achieved the function and technical index that should be realized.KEY WORDS： Multi-channel data acquisition，STM32F407，liquid-crystal display目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1研究背景及其目的意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3研究的主要内容 (2)2系统总体方案设计 (4)2.1系统总体设计方案 (4)2.2系统总体框图 (4)2.3硬件系统方案设计 (4)2.3.1单片机的选择 (5)2.3.2信号衰减和放大电路 (5)2.3.3A/D模数转换器的选择 (6)2.3.4显示部分 (6)2.4软件系统方案设计 (6)2.5本章小结 (7)3硬件电路设计 (8)3.1电源部分 (8)3.2信号调理部分 (10)3.3信号采样 (12)3.4系统控制部分 (12)3.5本章小结 (14)1绪论1.1研究背景及其目的意义最近几年，众人时刻关注着数据采集及其应用的发展和市场形势。
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５ ４・
科 技 论 坛
基于单 片机 的数据 采集卡 的硬 件设 计
张振字 张红梅
（ 新疆轻工职业技 术学院电气分 院， 新疆 乌鲁木齐 ８ ３ ０ ０ ２ １ ） 摘 要：重点介 绍了基 于单 片机的数据采集卡的硬件 设计。 关键词：单 片机： 数据采 集卡： 硬件 兀１ Ｌ电平 。所 以选用 ２ ６ Ｌ Ｓ ３ ２差分转换芯 片对光栅尺信号进行差 数控机床在线测量是指将被加工 工件 不从 机床上取下来 ， 在加 的 ｒ 工 中间直接进行测量 ， 这种 测量方法无论从加工精度 和加工速 度上 分转换 。 ５ 可 逆计 数 器接 口 电路 设 计 都会 得到提高 ， 是现在发 展的一个重要 方 向， 本论文是 解决 了在线 本 文选用 Ｌ Ｓ ７ ２ ６ ６可逆计数器对安 川伺 服编码器输 出信 号进行 测量 当中一个重要 问题就是采用数 控机床 自有 的传感器 将测量信 号进行采集 。 本论文使用单片机设计 了一个数据采集卡进 行这项 工 计数 。四路光栅信号（ Ａ ＋ 、 Ａ 一、 Ｂ ＋ 、 Ｂ 一 ） 经过差分转 换后 。 变成 了 Ａ、 Ｂ 作， 本论 文主要对 硬件 部分进行设计 。 两路信号输 出， 这两路信号是相位相差 ９ ０ 。 的１ Ｔ ｒ Ｌ电平 。 ６ ｌ ａ ｇ 和 采 集 卡 通 信 接 口设计 １增量式编码器输 出信号 在坐标采集系统中 ， Ｃ ８ ０ ５ Ｉ ｆ ０ ２ ０ 单 片机需要从 Ｐ Ｃ机 接 收 相 应 读 编码器也就是圆光栅 ，作为机床 的速度 和位置 反馈 检测装置 ， 按测量的坐标系可分为增量式和绝对式 。编码 器为增量式输 出， 编 取测量坐标值命令 ， 进而单片机把坐标值发送给 Ｐ ｃ机 。 考虑到两者 码 器 输 出 接 口电 路 。 之 间的通讯距 离不大 ， 选用 Ｅ Ｉ Ａ Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２ Ｃ接 口标准 ， 其传输最 大速 ０ ｋ ｂ Ａ， 传输最大距离为 １ ５ ｍ， 可满足系统要求 。Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２ Ｃ的逻 通过数字记忆示波器对这 ６ 路信号进行检 测 ， 其输 出信号波形 率为 ２ 如图 １ 所示 。 其 中： Ｐ Ａ Ｏ， ／ Ｐ Ａ Ｏ为编码器输出 Ａ相 ， 两者方 波信号大 辑 口电平 ｌ 对应 一 ５—． １ ５ Ｖ之 间 ， ０对应 ５～１ ５ Ｖ之间 ，所以与 １ Ｔ ｒ Ｌ Ｘ Ｉ Ｍ２ ３ ２ Ｅ芯 片为电 小相等互 为负 电平 ； Ｐ Ｂ Ｏ， ／ Ｐ Ｂ Ｏ为编码 器输 出 Ｂ相 ，两者方波信号 电平连接时必须经过 电平转换 。这里选 用 ＭＡ 单一 ＋ ５ ｖ 供 电， 其内部具有两组电压转换 电路 ， 外 部只 大小相等互为 负电平 ； Ｐ Ｃ Ｏ， ／ Ｐ Ｃ Ｏ为编码 器输 出 ｃ相 ，两者方波信 平转换接 口， ． １ ｕ Ｆ的电容即可完成 Ｅ Ｉ Ａ电平与 １ １ ’ Ｌ电平 的转换。 号大小相等互为负电平。 在反馈过程中 ， 信号 Ａ， Ｂ相位相差 ９ ０ 。用 需 ４个 ０ ７ 采 集卡 抗 干 扰 设 计 来计数 ， Ｃ相信号表示编码器转一圈产生一个 脉冲信号 。 在测量 系统设 计 、 制造 、 调试以及运行过 程中， 非 常注重抗 干扰 性 的设计。抗干扰性是一个 非常重要的技术指标 ， 所 以在 设计电路 ｒ － ］ 厂 厂 ＿ ］ ＿ 几 ］ ｒ ＿ ］ 厂 厂 ＿ ］ ｒ － ］ 时尤其考虑到干扰对系统带来 的影响 。
。 。 。 。 。 。 。 ‘ ’ ’ 。 。 ‘ 。 ’ 一
图 １ 编 码 器 输 出波 形 ２ 采 集 卡 结 构 设 计
在对 机床 编码 器输 出信 号进 行研 究后 ， 接 下来对采集卡进行设 计 。采集 卡的总体框 图如图 ２ 所示 。
பைடு நூலகம்
图 ３ 测量 系统 硬 件 电路 板 对坐标采集系统电路抗 干扰硬件设计采用 了以下方法 ： （ １ ） 信 号输 入。在采集系统中 ， 我 们将 光栅信号一分 为二 ， 一路 进入采集卡 ， 另一路 进入伺服 系统 ， 对进 入采集卡 的这 一路进行 光 电隔离 ， 从而使得两路信号相互独 立 ， 互不干扰。 （ ２ ） 信号 处理 。 在电 路板设计 中 ， 对 流过电流较大 的导线 进行加宽处理 ， 在每块芯 片电 源和地之间加 Ｏ ． Ｏ ｌ ｕ Ｆ去耦电容 ， 对 １ ０ ＭＨ Ｚ以下的噪声有较好 的去 耦作用。 使用 独立 电源 ， 在电路 板电源输入端跨接 １ ０ ０ ０ ｕ Ｆ的电解电 容和 ｌ Ｏ ｎ Ｆ的高频旁路 电容 （ 去除高频 噪声 ）滤 除随电源 引人 的干 扰， 电路板覆铜 网增大地线面积 以消除 由于地 电位不一致带来 的脉 动干扰。在满足系统运行速 度的前提 下 ， 单 片机选用较低 的时钟频 率， 以增强系统干扰性。（ ３ ） 信号输出。测量 系统上位机采用 ９芯带 屏蔽层电缆做 通信线 ，各个插 头选用 工业级带 有螺丝固定的插头 ， 以防接触不 良产生误码 。电路板 用金属屏蔽壳封装 ， 减少外界 电磁
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礤☆ 光栅 Ｙ 辜 由 光栅 ｚ 轴光 栅
波影响。 参考文献 … １ 张 志利 ． 基于Ｒ Ｓ ２ ３ ２协议的单 片机 多机 通讯 网络研 究［ Ｊ 】 ． 自动 化
图 ２ 采集卡整体 结构 图
３ 控 制 器 介 绍
２ ０ ０ ９ ， ２ ８ ￣） ： ５ ４ － ５ ５ ． Ｃ ８ ０ ５ ｌ ｆ ０ ２ ０是一 款高速 、 高性 能外设 、 高 集成度 的单 片机， 选用 技 术 与 应 用 ， Ｃ ８ ０ ５ ｌ ｆ ０ ２ ０单片机作为采集卡的主控制单 元 ，可以快速地把编码器 ［ ２ 】邹虹 ， 蔡益 宇． 教 字 电路 抗干扰研 ［ Ｊ １ ． 数 据通 讯 ， ２ ０ ０ ３ ， （ ５ ） ： ５ ４ — ５ ５． 脉 冲数读 到单 片机 中， 实时性 比较好。 ｆ ３ １ Ｐ Ａ ８ ０ ０ ０ Ｃ Ｎ Ｃ 系列（ 操 作 手 册） ［ Ｓ １ ． 深圳 大族 彼 岸 数 字控 制 软 件技 术 ４ 差 分 转 换 接 口电 路设 计