应力波扩频通信系统实现（一）——控制器设计

现在开始讲述信源设计，该部分主要工作是设计传感数据采集装置，项目中以温度为对象。

单片机选型必须综合考虑性能和价格，身为硬件开发菜鸟，选用便宜易开发的51单片机，包括预选和终选两个步骤：

• MIPS(每秒钟百万条指令)，预选单片机，预计该单片机处理一段代码需要的时间为t1，编写完代码后，使用如下方法查看实际代码运行时间(使用keil的调试模式查看代码运行时间（以51单片机代码为例），应该注意处理器倍频时机器周期的缩短，此处晶振应该填倍频后的数值)，假定为t2，希望t2<t1，且越接近越好，如果t2>t1，要不晶振倍频，要不更换最小机器周期更短的单片机；
• ROM和RAM，先用如下方法(KEIL MDK 查看代码量、RAM使用情况--RO-data、RW-data、ZI-data的解释)计算程序运行需要的ROM和RAM的大小，估计片内ROM和RAM是否够用，如果不够用，则需要使用片外ROM和RAM，或者更换片内ROM和RAM更大的单片机；
• 引脚数量和功能(I2C，UART，AD/DA等)，秉承适度够用的原则即可；
• 根据具体情况，需要额外考虑功耗、工作温度、供电电压等，一般可靠性为军用级>工业级>民用级；
• 土豪可以无视以上步骤，哪个贵选哪个一般没什么大问题。

晶振是单片机最小系统能否稳定工作的关键，也是最小系统频率最高的电路，需要认真对待以下两点：

• 采用温度稳定性好的晶振，实际购买晶振时除频率和推荐电路外，很可能不知道更多的信息，此时需要对晶振进行残酷的测试，测试方法见单片机晶振电路设计资料；
• 考虑最差的运行情况(温度变化剧烈、振动严重、静电干扰复杂等等)，使用铺铜缩小晶振环路面积、晶振外壳接地、适当增大焊盘等等，晶振电路案例及分享里分享了典型晶振电路的原理及常见问题。

复位电路可采用专门的复位芯片，经费不足则使用RC电路，注意任何电容只要充电就需要放电，因此需要设置回路给RC复位电路的电容放电，一般反并联二极管即可。

由于测温精度要求不高，简单地使用多个DS18B20并联测温，需要注意：

• 读取多个传感器温度的方法见DS18B20多ROM搜索并读取温度，别懒，DS18B20数据手册-中文版一定要看，没时间钻研或者IO口多得蛋疼就使用多个IO口；
• 部分单片机IO口寄存器更新需要时间，因此每次写引脚需要延迟一小段时间，保证写引脚稳定；
• OneWire与I2C结构类似，为OC门，需要上拉电阻，保证输出高电平稳定，上拉电阻的取值与频率和总线长度有关，具体可见I2C 上拉电阻选择计算公式。

硬件采用串口与上位机通讯，方便调试，需要认真读一读串口公头母头及232接法、RS232串口线接口及接法和RS232，注意：

 

• 计算机一般采用公口，设备一般采用母口，注意接口的定义是针对公口的，所以母口的连线是2-发送数据、3-接收数据，与公口刚好相反(PCB封装选错的记得改回来)，所以计算机和设备需要标准连线，计算机与计算机之间需要交叉连线，设备和设备好像就算连线也不能用吧；
• PCB布线时需要走差分线，方法见利用Protel (Altium Designer)进行差分线布线；
• 鉴于现在的计算机大多不提供物理串口接口，要用转接口将USB转换为串口，这时需要检测转换信号是否遵循严格的公口的定义(检测输出电平即可)；
• 所有的连线在使用前都必须检测是标准连线还是交叉连线，最好不要剖开连线强行改装；
• 有时候不知道是软件错了，还是硬件错了，可以下载VSPD虚拟串口排除是否软件Bug。

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