由pc104控制模塊和cgnal c8051f06x單片機組成的控制檢測板可用于高端檢測設(shè)備中，充分利用pc104控制模塊和單片機豐富的軟硬件資源，可用于各種檢測應(yīng)用中。

在開發(fā)檢測設(shè)備的過程中，可采用核心板加底板的設(shè)計方法來降低技術(shù)難度，實現(xiàn)可編程、高性能、開發(fā)簡單、擴展性強的設(shè)計方案，并且稍加改動就可以很容易地應(yīng)用到其他領(lǐng)域。

核心板采用pc104控制模塊，利用其強大的處理能力來處理數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)評估，尤其是友好的gui簡化了用戶的使用難度。底板采用cgnal8051f06x、雙口ram和緩沖寄存器，利用c8051f06x單片機豐富的軟硬件資源來實現(xiàn)可編程，可設(shè)置的各種復(fù)雜功能。核心板與底板之間只有一個通信路徑pc104總線，可以分開設(shè)計，分別實現(xiàn)，簡化了開發(fā)難度。

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工作原理

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點

系統(tǒng)有核心板pc104控制模塊與底板cgnal c8051f06x為核心的ad檢測板組成，兩板之間通過pc104總線相連，分別供電，任何一個電路板出現(xiàn)問題都不會影響另一電路板的工作。

系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示，主要包括核心板、底板兩部分。核心板主要包括pc104模塊、液晶、觸摸屏、其他擴展模塊，以及電源和與底板相連的pc104總線。底板主要包括c8051f06x控制核心單元、數(shù)字電路、模擬電路、雙口ram、緩沖寄存器和專用電源等。

圖1 系統(tǒng)硬件原理框圖

下面介紹系統(tǒng)工作原理。底板上電復(fù)位后讀出存儲在單片機內(nèi)部閃存中的設(shè)置值，并按照設(shè)置值初始化相關(guān)的數(shù)字電路和模擬電路部分，然后將雙口ram的控制權(quán)交給核心板。進入正常工作狀態(tài)后，不斷查詢雙口ram的協(xié)議區(qū)和緩沖寄存器。按接收到的核心板的命令來執(zhí)行，并將執(zhí)行結(jié)果通過雙口ram反饋給核心板，然后核心板再根據(jù)底板的反饋數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理。上電后，核心板首先初始化相關(guān)硬件，如pc104控制模塊、液晶、觸摸屏和其他擴展模塊。啟動完畢后開始查詢底板的工作狀態(tài)，當?shù)装鍦蕚浜媒邮湛刂谱謺r開始啟動gui程序，并將觸摸屏的輸入權(quán)交給用戶，此時用戶就可通過觸摸屏和液晶顯示的gui界面來控制整個系統(tǒng)來完成相應(yīng)的功能。

控制核心pc104控制模塊具有豐富的軟硬件資源，包括專用的顯卡控制器、gui軟件、多種操作系統(tǒng)的支持、多功能的電子盤存儲方案、鐵電存儲器或電池后備的512k sram存儲器、用于擴展外設(shè)的isa總線接口、以太網(wǎng)控制器。在bios中集成的虛擬顯示技術(shù)可以使用戶在虛擬顯環(huán)境中進行編程和調(diào)試，可以充分利用現(xiàn)有pc上大量的優(yōu)秀軟件作為開發(fā)工具。

顯示器采用tft 640x480 6.3英寸256色的lcd。采用觸摸屏做為輸入設(shè)備，通過軟件編程來實現(xiàn)用觸摸屏的輸入，代替標準的鍵盤輸入和鼠標輸入，還可實現(xiàn)手寫筆收入。系統(tǒng)還可以增加gprs模塊、紅外模塊或其他無線通信模塊，提供無線通信功能。

底板的控制核心是c8051f06x單片機，由單片機可以實現(xiàn)各種外設(shè)在cpu引腳上的配置，實現(xiàn)各種復(fù)雜的檢測模式，如采樣頻率、采樣長度、采樣闞值電壓和采樣范圍均可設(shè)置，除此之外還要實現(xiàn)各種狀態(tài)的指示，以及其他外設(shè)的配置。

為解決底板和核心板之間的通信問題，在設(shè)計中采用雙口ram加緩沖寄存器的解決方案。

底板實現(xiàn)

因為要用于手持設(shè)備，所以在供電上使用12v的電池供電。為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在電源模塊上使用3個dc/dc分別為底板、核心板和模擬電路供電，電路如圖2所示。

圖2 底板電路電源部分原理圖

power為電源的輸入端，即電池供電的輸入端。dc0核心板供電電路，主要向核心板提供電源。dc1為模擬電路供電電源。dc2為外接傳感器供電。l0為5v電源指示燈。

底板電路模擬電路部分如圖3所示。

圖3 模擬電路部分

ain為傳感器的接入插座。電阻r04和r08，r12和r10分別與lf357構(gòu)成反向比例放大電路，將傳感器弱電信號放大到cpu可以處理的信號。r03和r11為此放大電路的匹配電阻，阻值的計算公式為r03=r04//r08，r11=r12//r10。c10和c13為隔直電容，c11和c14為濾波電容用來濾除信號中的噪聲。

底板的核心部分電路如圖4所示。

圖4 底板的核心電路

u1底板的核心cpu c8051f06x為整個底板的核心，底板的所有操作均由其控制實現(xiàn)。u4為地址鎖存器373。u9為總線驅(qū)動器，實現(xiàn)3.3v到5v的轉(zhuǎn)化。本部分電路均為3.3v器件。

底板核心器件的供電電路及其他部分電路如圖5所示。

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