[发明专利]一种可编程片上控制器数据采集接口设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体物料运输车卸料可编程片上系统(SOPC)控制器AD控制模块的设计，特别是一种可编程片上控制器数据采集接口设计方法。

背景技术

在日常的运输活动中，经常遇到油料、酸碱溶液等液体化工原料的运输。这些液体物料运输车装、卸料系统具有泵和多个阀门，通过它们的不同状态组合，实现带计量装料、不带计量装料、带计量卸料、不带计量卸料、自流卸料、泵卸料等不同的功能。当前，这些液体物料运输的装料和卸料过程以手动操作为主，由于阀门、泵的开闭组合和先后顺序都对功能产生影响，因此手动操作复杂、难度大，对于许多液体物料，还可能对操作人员造成危害或导致其它安全问题。使用单片机的装、卸料自动控制方法可以部分解决了上述问题，但由于控制系统硬件和软件复杂，存在可靠性低和维护困难的不足。SOPC技术利用单片PLD/FPGA器件和硬件描述语言程序来实现单片机硬件和软件的功能，可以发挥单片机控制系统的优点，并具有电路简单、系统可靠性高的特点。由于许多串行接口AD的操作时序比较复杂，为了在SOPC控制系统中使用这些串行AD芯片，就需要SOPC系统提供相应的接口和控制信号。整个SOPC控制系统由数据采集模块、键盘模块、显示模块、智能控制模块组成，本发明属于其中的数据采集模块。

发明内容

本发明提供一种可编程片上控制器数据采集接口设计方法，一种基于SOPC技术实现的液体物料运输车卸料过程自动控制器数据采集接口技术。

本发明是这样实现的：

(1)数据采集接口由：串行AD芯片控制接口、寄存器组、运算器、数字平均值滤波算法、AD接口选择和时序及译码逻辑电路六个功能模块组成；

(2)该接口用于与外部串行AD连接，利用外部控制信号ADS₃、ADS₂、ADS₁选择AD接口类型，CLK为外部时钟信号；

(3)由接口硬件提供串行AD所需要的复位控制信号、初始化指令序列、量程控制指令信号、读取AD转换结果所需要的时序及控制信号；

(4)内部硬件实现平均值滤波，AD转换结果保存在结果寄存器R_AD中，可由可编程片上(SOPC)控制系统的控制模块和显示模块读取使用。

本发明电路简单、系统可靠性高，整个可编程片上(SOPC)控制器可应用于油料、液体化工原料等液体物料运输车的装卸料过程的智能控制。

附图说明

图1为本发明可编程片上控制器数据采集功能单元数据通路图。

图中：XDB为其它功能模块读取AD数据的总线；XAD是外部读取AD时的地址选择信号。

图2为本发明数据采集单元控制流程图。

图中：T_xx为时序编号，其中：T_R0～T_R2为复位所需的三个时钟周期；TI₀～TI_m为外部所选AD配置和初始化所需要的时钟；T₀～T_n+2为采样控制周期所需的n+3个时序信号，每个时钟中期传送1位二进制信号。

具体实施方式

实施例：

图1为可编程片上控制器数据采集功能单元数据通路图，图2为数据采集单元控制流程图，表1为AD芯片选择表。

(1)数据采集接口由：串行AD芯片控制接口、寄存器组、运算器、数字平均值滤波算法、AD接口选择和时序及译码逻辑电路六个功能模块组成；

(2)AD控制接口由：①接口选择逻辑和接口信号逻辑电路、②运算器电路、③总线宽度控制逻辑、④寄存器组、⑤滤波算法逻辑组成；

(3)使用平均值滤波算法，AD₀～AD₃存放前四点采样值，每次采样，先进行移位处理，AD₂→AD₃，AD₂→AD₁，AD₁→AD₀，原AD₃移出队列丢弃，新的AD值送AD0，利用运算器实现S＝∑AD_k(k＝0，1，2，3)运算，通过将S错2位传送到寄存器R_AD实现平均值运算，R_AD保存的AD值供可编程片上(SOPC)控制器其它功能模块读取使用；