嵌入式數(shù)據(jù)采集與終端電路設(shè)計(jì)詳解

在信息迅速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)已經(jīng)成為一種主導(dǎo)技術(shù)，信息產(chǎn)業(yè)也成為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)一種新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，為此，本文針對(duì)如何設(shè)計(jì)采集系統(tǒng)與終端電路設(shè)計(jì)進(jìn)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(jì)。采用的單片機(jī)配置靈活，傳輸速度快，接口采用并口通信，可實(shí)現(xiàn)嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)傳輸;同時(shí) 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(qiáng)了系統(tǒng)開(kāi)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(duì)不同的具體應(yīng)用優(yōu)化性能。這3種工作模式如下：WARP，允許采樣率高達(dá)800 kHz。然而在這種模式下只有當(dāng)轉(zhuǎn)換之間的時(shí)間不超過(guò)1ms 時(shí)，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(shí)間大于1 ms，第一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果就會(huì)被忽略，這種模式適合于要求快速采樣率的應(yīng)用。NORMAL，這種模式的采樣率為666 kHz，在這種模式下對(duì)采樣轉(zhuǎn)換之間的時(shí)間沒(méi)有限制，既可保證高的轉(zhuǎn)換精度又可確?？焖俚牟蓸铀俾?。IMPULSE，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(jī)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(lèi)，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(kāi)關(guān)方式的配置， 使I/O 口應(yīng)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(zhǔn)輸入的設(shè)計(jì)、模擬電壓輸入部分的設(shè)計(jì)、模擬和數(shù)字電源供電的設(shè)計(jì)及接口電路的設(shè)計(jì)。接口電路包括AD7674與C8051F060和CPLD 的接口。

以太網(wǎng)終端設(shè)計(jì)

CS8900A低功耗的以太網(wǎng)控制器，被廣泛應(yīng)用于工控機(jī)中。其高集成度的設(shè)計(jì)(在應(yīng)用當(dāng)中只需要極少的外圍元件)和簡(jiǎn)單容用的總線接口，非常適用于本設(shè)計(jì)。目前，許多的以太網(wǎng)控制器都只提供PCI(周邊元件擴(kuò)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(lái)直接對(duì)CS8900A進(jìn)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(yǔ)音識(shí)別電路模塊設(shè)計(jì)

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(duì)話管理單元為中心，通過(guò)以LD3320芯片為核心的硬件單元實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別功能，采用嵌入式操作系統(tǒng) μC/OS-II來(lái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的任務(wù)調(diào)度和外圍設(shè)備管理。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，本文設(shè)計(jì)的語(yǔ)音識(shí)別模塊具有高實(shí)時(shí)性、高識(shí)別率、高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。

語(yǔ)音識(shí)別電路

圖3為語(yǔ)音識(shí)別部分原理圖，參照了ICRoute發(fā)布的LD3320數(shù)據(jù)手冊(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(xùn)練和錄音而完成非特定人語(yǔ)音識(shí)別，識(shí)別準(zhǔn)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(hào)，復(fù)位信號(hào)以及中斷返回信號(hào)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(gè)外部8 MHz時(shí)鐘;發(fā)光二極管D1、D2用于復(fù)位后的上電指示;MBS(引腳12)作為麥克風(fēng)偏置，接了一個(gè)RC電路，保證能輸出一個(gè)浮動(dòng)電壓給麥克風(fēng)。

編輯點(diǎn)評(píng)：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(jìn)步會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)效益，對(duì)于加快社會(huì)進(jìn)步，加強(qiáng)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(lèi)的生活，從數(shù)據(jù)采集、以太網(wǎng)終端、語(yǔ)音識(shí)別電路更能體現(xiàn)出其精妙所在。