单片机多任务操作的多功能采集卡设计.pdf

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1、单片机多任务操作的多功能采集卡设计阿占文，等单片机多任务操作的多功能采集卡设计DesignoftheMulti—functionalDataAcquisitionModuleBasedonMulti—taskingOperatingModeofMCU阿鲁支泻滑番(华中科技大学机械科9-5工程学院1，湖北武汉430074；华中科技大学机械科学与工程学院2，湖北武汉430074)摘要：针对普通采集卡程序的顺序执行法在复杂程序中存在的流程不清晰、维护困难的问题，运用单片机多任务操作模式，设计了一种多功能数据采集卡，给出了具体实现代码和硬件电路。通过时间片轮询方式，实现了串口通信

2、、频率信号采集和A／D转换、D／A和开关量输出的多任务操作。该采集卡现已运用于HJD—DJl型电机试验台。使用结果表明，该采集卡的使用使程序的可读性和可维护性都有所提高，在实现采集卡各种功能的前提下，减少了外围元件，降低了硬件开发难度。关键词：多任务模式任务细分频率采集PWMD／A转换多功能数据采集卡中圈分类号：TP399文献标志码：AAbstract：Tosolvetheproblems商stinginsequentialexecutionmethodofconventionalacquisitionmodule。e．g．。notclarityinprocessofco

3、mplexprogramandhardtomaintenance。ere．，themulti·functionaldataacquisitionmodulehasbeendesignedbyusingthemulti-taskingoperatingmodeofsinglechipmachine．Thespecificimplementingcodeandhardwarecircuitaregiven．1‰u曲timeslicepollingmode，multipletasksareoperated，includingserialportcommunication。fre

4、quencysi昏lalacquisitionandA／Dconversion。D／Aanddiscretesignaloutput．ThismoduleisappliedforthetestbenchofKID—DJlmotorltheresultindicatesthatthereadabilityandmaintainabilityoftheprogramareimproved，underthepremiseofcompletelyimplementvariousfunctionsoftheacquisitionmodule。theperipheralcompone

5、ntsandhardwaredevelopmenteffort咖bereduced．Keywords：Multi—taskingmodeTasksubdivisionFrequencyacquisitionPulsewidthmodulation(PWM)D／AconversionMulti-functionaldataacquisitionmodule0引言在工业控制领域，数据采集卡是必不可少的硬件。位移、转速、压力、电流、电压转矩等信号一般通过传感器转化为电压或电流输出，由采集卡负责进行A／D转换并交由计算机处理。采集卡的核心芯片一般为单片机或数字信号处理器(digi

6、talsignalprocessing，DSP)，配上外围元件实现数据采集¨。3]。本设计运用单片机的多任务操作方式．利用STCl2C5A60S2单片机的定时器计数模式，实现了频率采集。同时，采用可编程计数阵列模块的PWM模式．实现了D／A输出。最后采用自带的A／D模块和一个125Q的精密电阻，实现了电压、电流采集，并由I／0口输出开关量。1多功能采集卡的总体设计本文所设计的采集卡运用在HJD．DJl型电机试验台上，需要完成以下任务。修改稿收到日期：2013—03—25。第一作者阿占文(1989一)，男，现为华中科技大学机械电子专业在读硕士研究生：主要从事计算机数字控制、

7、机电一体化装备方面的研究。①采集电流传感器JLKT-7和电压传感器JLBV．16的信号，输出分别为0—20mA电流和0—5V电压。②采集转矩传感器和转速传感器ORT退03的信号，输出为(10±5)kHz(正反双向测量值)。③D／A输出0—5V。控制磁粉加力器。④开关量输出控制变频器通断。⑤串口通信，传回采集数据，与上位机通信。1．1多任务模式软件总体设计多任务模式如图1所示。主函数定时器图1多任务模式示意图Fig．1Schematicdiagramofthemulti·taskingmode单片机因主频低、外设少等原因，在实际