基于DSP和ARM的激光粒度儀關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)

2 電路系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)方案
2．1 數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)
粒度儀的光電探測(cè)器是用光電池做成多元環(huán)形，多元環(huán)形光電探測(cè)器接收散射光的光能量，環(huán)形光電池把光能量轉(zhuǎn)換為光電流。然后經(jīng)過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換器，把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。再經(jīng)過(guò)放大電路放大，然后輸入到A／D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后把數(shù)字信號(hào)輸入到C805lF320單片機(jī)，單片機(jī)然后再傳給DSP進(jìn)行處理，如圖3所示。

系統(tǒng)的硬件組成分為以下幾個(gè)部分：環(huán)形光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)選擇部分、電流電壓轉(zhuǎn)換部分、運(yùn)算放大部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分和中央單片機(jī)控制部分。
①模擬多路選擇器選用ADG506，它精度高，為1mV，抗干擾能力強(qiáng)，功耗低，價(jià)格便宜；
②電流電壓轉(zhuǎn)換電路有起濾波作用的電容及可調(diào)電阻，有利于調(diào)整電路參數(shù)；
③濾波放大電路的二階Butterworth低通濾波器截止頻率為10Hz，主要濾除工頻干擾；
④模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用的芯片是TLC2551，此芯片是14位A／D，輸入電壓范圍為：O～5V；理論采集精度可達(dá)0．3mV，受實(shí)際測(cè)試條件所限制實(shí)際測(cè)試精度可達(dá)0．8mV；A／D轉(zhuǎn)換時(shí)間為10m，采集速度很高；此芯片抗干擾能力強(qiáng)，功耗低，性價(jià)比高；
⑤控制電路采用C8051F320作為采集電路的控制芯片，它片上資源豐富，主頻高可達(dá)25MHz，而且開發(fā)簡(jiǎn)單，性價(jià)比高。單片機(jī)采集來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送給DSP芯片。
2．2 DSP運(yùn)算電路的設(shè)計(jì)
DSP作為一種用的數(shù)字信號(hào)處理器，自從問(wèn)世以來(lái)，DSP就以數(shù)字器件特有的穩(wěn)定性，可重復(fù)性，可大規(guī)模集成，特別是可編程性和易于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)處理的特點(diǎn)，給數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展帶來(lái)了巨大的機(jī)遇。
激光粒度儀的采集電路采集來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232串口傳送給DSP處理器，經(jīng)過(guò)DSP進(jìn)行算法運(yùn)算，運(yùn)算完成后再通過(guò)RS232串口傳送給嵌入式ARM處理器顯示結(jié)果。原理框圖如下圖4所示：

①DSP芯片選用TMS320C5416，TMS320C5416采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：具有高度并行性和專用硬件乘法器和加法器的CPU設(shè)計(jì)，芯片性能大大提高；程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址，獨(dú)立訪問(wèn)。本系統(tǒng)中設(shè)置了16路數(shù)據(jù)總線，32路地址總線，其余的為控制總線。