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[摘要]介绍一种采用高性能集成电路芯片的多功能数字采集控制器，该系统的特点是：功能完善、集成度高、体积小、具有双重加密性能、安全可靠，文中详细论述了该系统的设计思路及软硬件实现方法。
[关键词]数字信号 模拟信号 PWM
中图分类号：TN4 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0510022－01
一、引言
由于在许多现场应用中，都需要模拟信号的采集、数字信号的采集、控制输出各种数字信号及模拟信号，许多应用系统中键盘输入、输出显示都是不可缺少的。因此多功能数字采集控制器有众多的市场需求，也产生了许多这样的单片机采集控制系统。本文所阐述的系统于其他同类系统相比具有其独到之处，该系统跟踪新技术的发展，在电路上运用16位高性能单片机Intel80C196和高集成度单片机接口芯片PSD311，高效实现了数据采集、处理和控制功能。可以满足多种应用场合的不同需求。
二、系统硬件设计
1．系统构成由系统结构框图中（图一）可以看出，整个系统由80196单片机作为管理和控制的核心，并使用了高集成度的专用单片机接口芯片PSD311及PIC16C74单片机作为系统的基本框架，配合输入输出电路及驱动电路等构成整个系统。由于80196和PSD311都具有加密位，使系统的保密性能更加可靠。
2．系统中80196单片机除了作为系统的核心，协调和控制整个系统工作外，还具有HSI、HSO高速输入输出端口，可高速采集外部输入的信号，并高速响应外部事件；它的PWM端口和片内集成的A/D转换器可用来控制步进电机工作，或产生模拟信号输出及采集模拟信号的输入；它的I/O端口除了与从 单片机PIC16C74进行主-从并口的联接外、还可以对开关量信号进行输入输出控制及打印接口的连接设计；利用80196内置的串行通讯端口与外围电路一起构筑了RS232通信接口。
3．该系统的另一特点是使用了高集成度的专用单片机接口芯片PSD311该芯片内集成了ROM、RAM、以及CPLD等单片机系统中最常用的组成单元。可以将系统的主程序存放在该芯片的ROM中，使用片内的CPLD输出逻辑宏单元、设计编程作为系统的译码电路输出，片内 RAM则可以作为主系统程序运行的工作单元。
4．根据系统功能需要使用了PIC16C74单片机，它具有8位A/D转换器、33个I/O接口、192个RAM作为工作单元、4KROM作程序存储器、三个内部定时器、I2C和SPI串行通讯方式，并带有捕捉器/比较器PWM模块、并具有内部加密位。主要用于键盘输入和显示输出及产生红外发射所需的波形；或与语音芯片配合实现数字语音输出功能。
5．输入输出接口驱动电路。主要是指模拟、数字信号输入信号调理、信号输入缓冲电路、波形整形电路；模拟信号输出时的整形滤波电路、I/O信号输出使得光电隔离及输出驱动电路。
三、系统软件设计
软件设计分为80196单片机的系统主程序设计；和PIC16C74单片机程序设计两部分。
80196要完成的程序功能是：监测DIP开关的状态，根据不同的开关位置，转向不同的键盘监控程序、自检程序和用户自定义的功能程序，而这些程序的具体功能，由用户根据具体的应用系统来决定；发送对PIC16C74从单片机的控制命令；送出显示信息数据；接受来自从单片机的键盘输入信息；根据各种不同的情况、转向各自不同的处理程序；完成与PC机的串行通讯程序。由于我们讨论的是通用多功能采集控制器，所以针对不同的应用系统，它的采集及控制过程的流程都不相同，它的主控制程序流程也会有很大的区别，在图二中给出一种参考流程图。
1.主程序流程图：
2.PIC16C74单片机要完成的程序功能接受来自80196单片机的显示指令，并送到数码管显示；完成与80196主单片机通讯的并从口响应程序；根据80196指令产生红外发射波形。
参考文献：
[1]蔡纯洁、邢武，PIC16/17单片机原理和应用，中国科学技术大学出版社.
[2]李学海，PIC单片机实用教程，北京航空航天大学出版社.
[3]谢筑森等，单片机开发与典型应用设计，中国科学技术大学出版社.
[4]孙涵芳，INTEL 16位单片机，北京航空航天大学出版社.
作者简介：
张惠敏，女，现任郑州铁路职业技术学院信息系，副教授；薛波，男，现任郑州铁路局电子计算技术中心高级工程师。
[关键词]数字信号 模拟信号 PWM
中图分类号：TN4 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0510022－01
一、引言
由于在许多现场应用中，都需要模拟信号的采集、数字信号的采集、控制输出各种数字信号及模拟信号，许多应用系统中键盘输入、输出显示都是不可缺少的。因此多功能数字采集控制器有众多的市场需求，也产生了许多这样的单片机采集控制系统。本文所阐述的系统于其他同类系统相比具有其独到之处，该系统跟踪新技术的发展，在电路上运用16位高性能单片机Intel80C196和高集成度单片机接口芯片PSD311，高效实现了数据采集、处理和控制功能。可以满足多种应用场合的不同需求。
二、系统硬件设计
1．系统构成由系统结构框图中（图一）可以看出，整个系统由80196单片机作为管理和控制的核心，并使用了高集成度的专用单片机接口芯片PSD311及PIC16C74单片机作为系统的基本框架，配合输入输出电路及驱动电路等构成整个系统。由于80196和PSD311都具有加密位，使系统的保密性能更加可靠。
2．系统中80196单片机除了作为系统的核心，协调和控制整个系统工作外，还具有HSI、HSO高速输入输出端口，可高速采集外部输入的信号，并高速响应外部事件；它的PWM端口和片内集成的A/D转换器可用来控制步进电机工作，或产生模拟信号输出及采集模拟信号的输入；它的I/O端口除了与从 单片机PIC16C74进行主-从并口的联接外、还可以对开关量信号进行输入输出控制及打印接口的连接设计；利用80196内置的串行通讯端口与外围电路一起构筑了RS232通信接口。
3．该系统的另一特点是使用了高集成度的专用单片机接口芯片PSD311该芯片内集成了ROM、RAM、以及CPLD等单片机系统中最常用的组成单元。可以将系统的主程序存放在该芯片的ROM中，使用片内的CPLD输出逻辑宏单元、设计编程作为系统的译码电路输出，片内 RAM则可以作为主系统程序运行的工作单元。
4．根据系统功能需要使用了PIC16C74单片机，它具有8位A/D转换器、33个I/O接口、192个RAM作为工作单元、4KROM作程序存储器、三个内部定时器、I2C和SPI串行通讯方式，并带有捕捉器/比较器PWM模块、并具有内部加密位。主要用于键盘输入和显示输出及产生红外发射所需的波形；或与语音芯片配合实现数字语音输出功能。
5．输入输出接口驱动电路。主要是指模拟、数字信号输入信号调理、信号输入缓冲电路、波形整形电路；模拟信号输出时的整形滤波电路、I/O信号输出使得光电隔离及输出驱动电路。
三、系统软件设计
软件设计分为80196单片机的系统主程序设计；和PIC16C74单片机程序设计两部分。
80196要完成的程序功能是：监测DIP开关的状态，根据不同的开关位置，转向不同的键盘监控程序、自检程序和用户自定义的功能程序，而这些程序的具体功能，由用户根据具体的应用系统来决定；发送对PIC16C74从单片机的控制命令；送出显示信息数据；接受来自从单片机的键盘输入信息；根据各种不同的情况、转向各自不同的处理程序；完成与PC机的串行通讯程序。由于我们讨论的是通用多功能采集控制器，所以针对不同的应用系统，它的采集及控制过程的流程都不相同，它的主控制程序流程也会有很大的区别，在图二中给出一种参考流程图。
1.主程序流程图：
2.PIC16C74单片机要完成的程序功能接受来自80196单片机的显示指令，并送到数码管显示；完成与80196主单片机通讯的并从口响应程序；根据80196指令产生红外发射波形。
参考文献：
[1]蔡纯洁、邢武，PIC16/17单片机原理和应用，中国科学技术大学出版社.
[2]李学海，PIC单片机实用教程，北京航空航天大学出版社.
[3]谢筑森等，单片机开发与典型应用设计，中国科学技术大学出版社.
[4]孙涵芳，INTEL 16位单片机，北京航空航天大学出版社.
作者简介：
张惠敏，女，现任郑州铁路职业技术学院信息系，副教授；薛波，男，现任郑州铁路局电子计算技术中心高级工程师。