嵌入式數(shù)據(jù)采集與終端電路設(shè)計詳解

在信息迅速發(fā)展的今天，計算機信息技術(shù)已經(jīng)成為一種主導技術(shù)，信息產(chǎn)業(yè)也成為主導的產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當今社會一種新的經(jīng)濟增長點，為此，本文針對如何設(shè)計采集系統(tǒng)與終端電路設(shè)計進行探討。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路

高速率、高精度的18位AD7674與C8051F060之間并口通信的接口電路設(shè)計。采用的單片機配置靈活，傳輸速度快，接口采用并口通信，可實現(xiàn)嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)傳輸;同時 AD7674與AD7678、AD7679等18位SAR ADC 以及AD7621、AD7623等16位高速SAR ADC 引腳相兼容，從而大大增強了系統(tǒng)開發(fā)的靈活性和拓展性。

AD7674能提供3種不同轉(zhuǎn)換速率工作方式，以便對不同的具體應用優(yōu)化性能。這3種工作模式如下：WARP，允許采樣率高達800 kHz。然而在這種模式下只有當轉(zhuǎn)換之間的時間不超過1ms 時，才能保證其轉(zhuǎn)換的精度。如果連續(xù)兩次轉(zhuǎn)換之間的時間大于1 ms，第一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果就會被忽略，這種模式適合于要求快速采樣率的應用。NORMAL，這種模式的采樣率為666 kHz，在這種模式下對采樣轉(zhuǎn)換之間的時間沒有限制，既可保證高的轉(zhuǎn)換精度又可確?？焖俚牟蓸铀俾省MPULSE，一種低功耗模式，其采樣率為570 kHz。

只用1塊C8051F060芯片即可完成單片機8051的各種控制，多路A/D 轉(zhuǎn)換和D/A 轉(zhuǎn)換，I2C、SPI 數(shù)據(jù)總線傳輸，RS232、RS485串口通信等功能，從而大大減少了元器件的種類，縮小了印制板的面積，節(jié)約了成本，提高了系統(tǒng)可靠性。而其交叉開關(guān)方式的配置， 使I/O 口應用更加靈活方便。AD7674與C8051F060的接口電路圖為AD7674在高速采集系統(tǒng)中的外圍電路和接口電路。外圍電路包括電壓基準輸入的設(shè)計、模擬電壓輸入部分的設(shè)計、模擬和數(shù)字電源供電的設(shè)計及接口電路的設(shè)計。接口電路包括AD7674與C8051F060和CPLD 的接口。

以太網(wǎng)終端設(shè)計

CS8900A低功耗的以太網(wǎng)控制器，被廣泛應用于工控機中。其高集成度的設(shè)計(在應用當中只需要極少的外圍元件)和簡單容用的總線接口，非常適用于本設(shè)計。目前，許多的以太網(wǎng)控制器都只提供PCI(周邊元件擴展接口)接口，而CS8900A可以直接和微控制器相連，所以，可以MSP430F149 的I/O口來直接對CS8900A進行控制，具體連接方式如圖2所示。另外，CS8900A可以直接3V供電，這有利于和MSP430F149之間的電平匹配。

圖2：硬件電路原理圖

語音識別電路模塊設(shè)計

模塊的核心處理單元選用ST公司的基于ARMCortex-M3內(nèi)核的 32位處理器STM32F103C8T6。本模塊以對話管理單元為中心，通過以LD3320芯片為核心的硬件單元實現(xiàn)語音識別功能，采用嵌入式操作系統(tǒng) μC/OS-II來實現(xiàn)統(tǒng)一的任務調(diào)度和外圍設(shè)備管理。經(jīng)過大量的實驗數(shù)據(jù)驗證，本文設(shè)計的語音識別模塊具有高實時性、高識別率、高穩(wěn)定性的優(yōu)點。

語音識別電路

圖3為語音識別部分原理圖，參照了ICRoute發(fā)布的LD3320數(shù)據(jù)手冊進行設(shè)計。LD3320的內(nèi)部集成了快速穩(wěn)定的優(yōu)化算法，不需外接Fla- sh、RAM，不需要用戶事先訓練和錄音而完成非特定人語音識別，識別準確率高。圖中，LD3320采用并行方式直接與 STM32F103C8T6相接，均采用1kΩ電阻上拉，A0用于判斷是數(shù)據(jù)段還是地址段;控制信號，復位信號以及中斷返回信號INTB與 STM32F103C8T6直接相連，采用10kΩ電阻上拉，輔助系統(tǒng)穩(wěn)定工作;和STM32F103C8T6采用同一個外部8 MHz時鐘;發(fā)光二極管D1、D2用于復位后的上電指示;MBS(引腳12)作為麥克風偏置，接了一個RC電路，保證能輸出一個浮動電壓給麥克風。

編輯點評：隨著科技的快速發(fā)展，嵌入式信息技術(shù)得到更多的重視，技術(shù)的進步會帶來巨大的社會效益，對于加快社會進步，加強信息交流有著十分重要的作用，而它也在潛移默化的影響著人類的生活，從數(shù)據(jù)采集、以太網(wǎng)終端、語音識別電路更能體現(xiàn)出其精妙所在。