基于雙51單片機的信號處理系統設計

當檢測與控制系統處理大量數據和多路信息時，只用一片單片機往往無法滿足系統實時性和擴展性要求，且處理時間較長。例如在液面信息采集過程中，單片機要在相等的時間間隔進行A／D轉換以及數據處理。由于要實現高通量的液體操作，液體操作平臺通常配置多根移液針同時進行液體操作工作，采集多路液面信息。因此這里提出一種基于雙單片機的信號處理系統設計方案，該系統采用單片機(AT89S51)作為核心器件，2片AT89S51型單片機作為雙核心分擔整個檢測單元的任務。

1 系統硬件電路設計
該信號處理系統的總體設計方案為：單片機1定時進行A／D轉換，并且將轉換結果存入外部數據存儲器：單片機2讀取數據存儲器中的轉換結果并且通過串口傳遞給計算機，同時還負責在系統接收到開始或停止命令之后相應開始或停止單片機1的A／D轉換工作。圖1為該信號處理系統的硬件結構框圖。

根據上述設計方案，該系統硬件分為以下模塊：
1．1 A／D轉換模塊設計
由于AT89S51單片機并沒有A／D轉換模塊，因此在采集系統中需要使用具有A／D轉換功能的器件，這里采用ADC0832。ADC0832是美國國家半導體公司生產的一種8位分辨率、雙通道A／D轉換器。其主要特點如下：輸入輸出電平與TTL／CMOS相兼容；5 V電源供電時輸入電壓在0～5 V之間；工作頻率為250 kHz，轉換時間為32μs；一般功耗僅為15 mW。
A／D轉換模塊設計采用了ADC0832的以下引腳：引腳1(CS)是片選使能信號端，接單片機AT89S51的P3．4引腳。引腳2(CH0)、引腳3(CH1)是2個模擬量輸入通道，由于檢測器只使用了一個電容傳感器，因此，這里只采用引腳3作為模擬量輸入。引腳5(DI)是數據信號輸入端，負責選擇通道控制。引腳6(DO)是數據信號輸出端，負責輸出轉換后的數據。引腳5和引腳6由于在通信時并不是同時有效，而且與單片機是雙向接口，所以在使用過程中將這兩引腳連在一起使用，并連接至單片機的P1．1引腳；引腳7(CLK)是芯片時鐘輸入，接至單片機的P1．0引腳，如圖2所示。

1．2 存儲模塊設計
通過對存儲器性能、價格、購買情況等因素的綜合考慮，該系統設計采用Cypress公司的CY7C132。該器件是2 Kx8位高速雙端口靜態讀寫存儲器。兩個端口可獨立訪問存儲器內的任意存儲單元。該CY7C132有兩組對稱的信號線，即每個端口都有獨立的地址線、數據線和控制線以及通信聯絡信號位。存取時間為25～55 ns，在非選通時自動處于低功耗狀態，異步操作，輸入和輸出三態，與TTL電平兼容。