基于C8051F410單片機(jī)的光纖傳輸組件設(shè)計(jì)
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3 軟件設(shè)計(jì)
3．1 信號采集
采用以單片機(jī)為核心的數(shù)字化信號處理和光纖數(shù)字化傳輸的設(shè)計(jì)方法，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸均以數(shù)字化方式進(jìn)行。數(shù)字化信號處理方式具有精度高、性能好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。文中選用Silicon公司的C8051F410單片機(jī)，其內(nèi)部帶有多路模擬開關(guān)，兩個(gè)12 bit分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。ISL21009BFB825Z芯片提供外部2．5 V基準(zhǔn)電壓，定時(shí)采樣四路輸入模擬電壓信號，并將其轉(zhuǎn)換為量化的數(shù)據(jù)字節(jié)存儲在不同的設(shè)定起始單元。該單片機(jī)對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行信號處理和打包傳輸，使多路信號合并為一路數(shù)據(jù)，且多路信號的傳輸只需通過一根光纖即可完成。
3．2 數(shù)據(jù)自檢
本設(shè)計(jì)采用通用的CRC校驗(yàn)法，在內(nèi)存地址中存放與組件發(fā)射端自檢有關(guān)的信息，將自檢的結(jié)果信息編碼后放入內(nèi)存。把包含有信號轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和自檢信息的內(nèi)存地址作為一組整體數(shù)據(jù)，對該組數(shù)據(jù)從首字節(jié)開始進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)編碼，直至末字節(jié)。編碼后的兩字節(jié)附加信息放入存放信號數(shù)據(jù)內(nèi)存的地址后面，作為校驗(yàn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)含有校驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀按時(shí)序要求發(fā)送，接收端接收數(shù)據(jù)后根據(jù)設(shè)定的算法解析出CRC碼，并判斷傳輸數(shù)據(jù)是否有誤。一旦數(shù)據(jù)失真，則該數(shù)據(jù)作廢，并發(fā)出重新發(fā)送信號給發(fā)射端。
4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
4．1 電壓傳輸信號
技術(shù)要求：電壓傳輸幅度為0．5～4．5 V，電壓傳輸精度≤0．4％FS。
分別向高壓端的4路電壓信號輸入端輸入0．500 V、1．500 V、2．500 V、3．500 V、4．500 V的電壓信號，用萬用表測低壓端對應(yīng)的4路電壓信號輸出端的輸出電壓，數(shù)據(jù)如表1所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/170438.htm
4．2 故障保護(hù)信號
技術(shù)要求：故障保護(hù)信號傳輸延時(shí)應(yīng)≤200 ns，用信號發(fā)生器向高壓端脈沖信號輸入端輸入頻率為1 MHz，高電平為5 V，低電平為0 V的方波信號。用示波器測低壓端對應(yīng)的信號輸出端輸出的方波信號上升沿與高壓端輸入方波信號上升沿的延時(shí)，即為故障保護(hù)信號傳輸延時(shí)。其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。
4．3 脈沖控制信號
技術(shù)要求：傳輸脈沖寬度1～200μs，幅度15．0±0．5 V。用信號發(fā)生器分別向低壓端的2路脈沖信號輸入端分別輸入寬度為1μs、100 μs、200μs，脈沖幅度為15 V的信號，用示波器測高壓端對應(yīng)的2路脈沖信號輸出端輸出信號的脈沖寬度和幅度；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。
4．4 可調(diào)電阻測量
技術(shù)要求：可調(diào)電阻輸出范圍為0．2～4．5 kΩ。向接收端17腳、18腳、19腳、20腳加入控制信號，測量發(fā)射端17腳和18腳之間，19腳和20腳之間的電阻。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。
4．5 數(shù)據(jù)分析
由以上數(shù)據(jù)可見，電壓傳輸信號測量輸入電壓與輸出電壓最大相差4 mV，精度為0．08％Fs，滿足0．4％FS的技術(shù)要求。故障保護(hù)信號傳輸延時(shí)為100 ns，小于技術(shù)要求的200 ns。脈沖控制及可調(diào)電阻測量如表3和表4所示，均實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)功能，符合指標(biāo)要求。
5 結(jié)束語
以C8051F410單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了一款可傳輸多路模擬、數(shù)字、脈沖信號的光纖傳輸組件，該組件設(shè)計(jì)新穎、體積小、抗干擾能力強(qiáng)。目前已成功應(yīng)用在某新型整機(jī)設(shè)備中。
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