[發明專利]基于SPI總線的測量控制系統

在審

• 申請號: 201510733629.1
• 申請日: 2015-11-01
• 公開（公告）號: CN105388805A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 黎右翼
• 申請（專利權）人: 四川泛華航空儀表電器有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于SPI總線的測量控制系統，包括電源模塊、含有微處理器的數據處理模塊、具有可擴展SPI接口器件個數的片選信號模塊、A/D采樣模塊、數據存取模塊和開關量識別模塊，其特征在于：數據處理模塊電連接片選信號模塊，片選信號模塊輸出端并聯接A/D采樣模塊、數據存取模塊和開關量識別模塊，A/D采樣模塊、數據存取模塊和開關量識別模塊通過數據處理模塊，并聯輸出端連接數據處理模塊，數據處理模塊通過SPI總線，對同一時刻只能有一個片選信號有效來控制片選信號模塊產生片選信號，向選中模塊發送控制命令實現兩者之間的數據傳輸，進而實現A/D采樣、數據存取以及開關量識別功能；數據存取模塊數據處理模塊將測量控制系統狀態、實時重要參數通過SPI總線寫入到數據存取模塊中，將數據讀出用于分析；數據處理模塊通過SPI總線向A/D轉換器發送模擬量到數字量轉換的控制命令，A/D采樣模塊將采樣選信號模擬量轉換為數字量，并將轉換結果通過SPI總線回送到數據處理模塊進行處理；開關量識別模塊通過微控制器的引腳輸出轉換時序，從SPI總線讀取微控制器串行輸入/輸出移位寄存器輸出的串行數據，通過SPI總線讀取微控制器串行輸入/輸出移位寄存器輸出的串行數據，得到外部信號的輸入狀態，最后通過SPI總線讀取12位數據并對其進行處理。

2.如權利要求1所述的基于SPI總線的測量控制系統，其特征在于：數據處理模塊帶有聯合測試行為組織JTAG接口和通訊接口，該數據處理模塊采用AVR單片機D101作為數據處理器。

3.如權利要求2所述的基于SPI總線的測量控制系統，其特征在于：數據處理器是型號為ATMEGA128的單片機。

4.如權利要求1或2所述的基于SPI總線的測量控制系統，其特征在于：數據處理模塊由單片機D101、電源接地并聯濾波電容C103、C136和C137、晶振G101，晶振G101負載電容C101、C102、以及用于程序下載的JTAG仿真插座構成的外圍元器件組成，晶振G101為石英晶體振蕩器。

5.如權利要求1或2所述的基于SPI總線的測量控制系統，其特征在于：數據處理模塊通過SPI總線讀取來自外部開關量識別模塊的開關量信號、8個外部模擬信號通道的采樣數據通過A/D采樣模塊，以及外部數據存儲器中的表格數據或者系統運行期間寫入的數據；同時，數據處理模塊通過SPI總線將系統重要的數據，寫入外部數據存儲器。

6.如權利要求1所述的基于SPI總線的測量控制系統，其特征在于：片選信號模塊由3-8譯碼器D102和電源濾波電容C104組成。

7.如權利要求1所述的基于SPI總線的測量控制系統，其特征在于：為了能控制多個具有SPI接口的外圍器件，數據處理器采用3-8譯碼器來實現最大可以支持擴展8個具有SPI接口的器件，通過更換譯碼器或增加譯碼器擴展更多具有SPI接口的器件。

8.如權利要求1所述的基于SPI總線的測量控制系統，其特征在于：開關量識別模塊由電源引腳VCC并聯電容C110的8位移位寄存器D103構成的開關量識別電路組成；為對D103的輸入輸出信號進行隔離保護，由固態繼電器D110和外圍器件組成。

9.如權利要求1所述的基于SPI總線的測量控制系統，其特征在于：為對D103的輸入輸出信號進行隔離保護，可以通過固態繼電器D110引腳輸出線并聯電阻R113、電容C113，模擬地AGND、輸出CARRY引腳輸出線并聯電容C114和并聯接點電連接的電阻R114，以及引腳輸出線通過電阻R104并聯電容C124，引腳輸出線電連接的電阻R103組成隔離電路，其中R113，R114是上拉電阻，電容C113、C114、C124用于過濾雜波，而R103和R104為限流電阻。

10.如權利要求1所述的基于SPI總線的測量控制系統，其特征在于：A/D采樣模塊由電壓參考源D108、A/D轉換芯片D106及其C129、C109和C122組成的濾波電路組成，其中D108及其外圍器件C110和C130由轉換芯片D106及其引腳輸出線與模擬地AGND串聯鉭電容C130接點電連接且帶有電容C111模擬地AGND并聯回路的基準源D108、并聯REFADADJ輸出線的電容C122、電源引腳VCC電連接鉭電容C129、電容C109電容并聯回路組成，其中C111和鉭電容C130為A/D轉換芯片D106提供+4.096V的基準電壓，鉭電容C129、電容C109和C122用于濾除電源雜波；數據處理模塊通過SPI總線向A/D轉換芯片寫入相應的控制命令實現轉換，并將結果通過SPI總線回送到數據處理模塊進行處理。