由pc104控制模块和cgnal c8051f06x单片机组成的控制检测板可用于高端检测设备中，充分利用pc104控制模块和单片机丰富的软硬件资源，可用于各种检测应用中。

在开发检测设备的过程中，可采用核心板加底板的设计方法来降低技术难度，实现可编程、高性能、开发简单、扩展性强的设计方案，并且稍加改动就可以很容易地应用到其他领域。

核心板采用pc104控制模块，利用其强大的处理能力来处理数据，如数据存储、数据分析、数据评估，尤其是友好的gui简化了用户的使用难度。底板采用cgnal8051f06x、双口ram和缓冲寄存器，利用c8051f06x单片机丰富的软硬件资源来实现可编程，可设置的各种复杂功能。核心板与底板之间只有一个通信路径pc104总线，可以分开设计，分别实现，简化了开发难度。

系统硬件结构及工作原理

系统结构及特点

系统有核心板pc104控制模块与底板cgnal c8051f06x为核心的ad检测板组成，两板之间通过pc104总线相连，分别供电，任何一个电路板出现问题都不会影响另一电路板的工作。

系统硬件框图如图1所示，主要包括核心板、底板两部分。核心板主要包括pc104模块、液晶、触摸屏、其他扩展模块，以及电源和与底板相连的pc104总线。底板主要包括c8051f06x控制核心单元、数字电路、模拟电路、双口ram、缓冲寄存器和专用电源等。

图1 系统硬件原理框图

下面介绍系统工作原理。底板上电复位后读出存储在单片机内部闪存中的设置值，并按照设置值初始化相关的数字电路和模拟电路部分，然后将双口ram的控制权交给核心板。进入正常工作状态后，不断查询双口ram的协议区和缓冲寄存器。按接收到的核心板的命令来执行，并将执行结果通过双口ram反馈给核心板，然后核心板再根据底板的反馈数据进行相应的处理。上电后，核心板首先初始化相关硬件，如pc104控制模块、液晶、触摸屏和其他扩展模块。启动完毕后开始查询底板的工作状态，当底板准备好接收控制字时开始启动gui程序，并将触摸屏的输入权交给用户，此时用户就可通过触摸屏和液晶显示的gui界面来控制整个系统来完成相应的功能。

控制核心pc104控制模块具有丰富的软硬件资源，包括专用的显卡控制器、gui软件、多种操作系统的支持、多功能的电子盘存储方案、铁电存储器或电池后备的512k sram存储器、用于扩展外设的isa总线接口、以太网控制器。在bios中集成的虚拟显示技术可以使用户在虚拟显环境中进行编程和调试，可以充分利用现有pc上大量的优秀软件作为开发工具。

显示器采用tft 640x480 6.3英寸256色的lcd。采用触摸屏做为输入设备，通过软件编程来实现用触摸屏的输入，代替标准的键盘输入和鼠标输入，还可实现手写笔收入。系统还可以增加gprs模块、红外模块或其他无线通信模块，提供无线通信功能。

底板的控制核心是c8051f06x单片机，由单片机可以实现各种外设在cpu引脚上的配置，实现各种复杂的检测模式，如采样频率、采样长度、采样阚值电压和采样范围均可设置，除此之外还要实现各种状态的指示，以及其他外设的配置。

为解决底板和核心板之间的通信问题，在设计中采用双口ram加缓冲寄存器的解决方案。

底板实现

因为要用于手持设备，所以在供电上使用12v的电池供电。为提高系统的稳定性，在电源模块上使用3个dc/dc分别为底板、核心板和模拟电路供电，电路如图2所示。

图2 底板电路电源部分原理图

power为电源的输入端，即电池供电的输入端。dc0核心板供电电路，主要向核心板提供电源。dc1为模拟电路供电电源。dc2为外接传感器供电。l0为5v电源指示灯。

底板电路模拟电路部分如图3所示。

图3 模拟电路部分

ain为传感器的接入插座。电阻r04和r08，r12和r10分别与lf357构成反向比例放大电路，将传感器弱电信号放大到cpu可以处理的信号。r03和r11为此放大电路的匹配电阻，阻值的计算公式为r03=r04//r08，r11=r12//r10。c10和c13为隔直电容，c11和c14为滤波电容用来滤除信号中的噪声。

底板的核心部分电路如图4所示。

图4 底板的核心电路

u1底板的核心cpu c8051f06x为整个底板的核心，底板的所有操作均由其控制实现。u4为地址锁存器373。u9为总线驱动器，实现3.3v到5v的转化。本部分电路均为3.3v器件。

底板核心器件的供电电路及其他部分电路如图5所示。

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