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1、 NO：桂林航天工业学院毕业论文 题目：SD卡存储采集数据电路设计 专业：电子信息工程技术 姓名： 学号：201004520330 指导教师： 2013年06月10日 lw摘 要 随着微电子技术的迅猛发展，集成电路组成的电子系统集成度越来越高，使得芯片的复杂性不断上升,单片的成本却不断降低。FPGA产品的逻辑单元越来越多，性能越来越高，单位成本和功耗向越来越低的方向发展，使得可编程片上系统SOPC(System On Programmable Chip)设计成为必然趋势。SD存储卡因具备体积小、储容量高、可擦写、价格低以及非易失性等特点被广泛应用于手机、数码相机、MP3播放器等领域。针对传统方
2、法中 单片机(MCU )读写SD卡数据时需要执行复杂的文件分区表数据操作的缺点, 以LED护栏管显示屏技术要求为例, 提出了一种单片机主从系统中快速、简单的SD卡存储器的访问方法, 并给出了一种实用的SD卡与单片机连接的接口电路。采用该方法读取SD卡控制数据与存储文件的分区表格式无关, 因此支持FAT32、NTFS、exFAT等文件格式下从16MB 32 GB的SD卡。该方法对需从SD卡中连续读取控制数据的主、从控制系统均适用, 有很强的实用性。该方法在LED护栏管显示屏控制器产品中得到应用, 应用结果表明该系统读取数据稳定, 控制效果良好。论文介绍了SD卡存储采集数据电路设计原理、电路以及程
3、序，阐述了基于STC12C5A60S2芯片主控的DY_mini80E开发板实现数据的采集和数据的SD存储的设计电路过程和实现方法以及运行得到的结果分析。该系统能同时采集四路周期信号波形，并将四路模拟电压（0-5V）进行A/D转换，每秒钟转换一次，结果转换为ASCII码形式，且四路结果分别存储到SD卡预先建立好的CH1.txt、CH2.txt、CH3.txt、CH4.txt文档中。设计在STC12C5A60S2主控芯片的DY_mini80E开发板上，利用开发板上A/D转换模块PCF8591，外接SD接口模块，完成了调试实现。关键词： 数据采集；STC12C5A60S2； SD卡； Abstrac
4、tElectronic systems integration is increasing of Integrated circuit components with the Bureau of the rapid development of microelectronic technology，The rapid development of microelectronic technology and the high integration IC，makes the chip more complexity with lower cost ever than beforWhile FP
5、GA is being developed in the direction which contents more and more logic elements，with high performance，low cost and low powerSo，SOPCtechnology becomes all inevitable trendThe Card SD with small size high storage capacityrewritable，low prices，as well as non-volatile and other characteristics have b
6、een widely used in mobile phones，digital cameras，MP3 players and other fieldsIn order to reduce the difficulty of secure digital memory card operation in microcontroller unit (MCU) system, a simple SD card driven method and interface circuitw as introduced. This method is independent of partition ta
7、b le, so it susta insall kinds of SD card and partition formats, including FAT32, NTFS, ex FAT form at from 16MByte to 32 GByte SD card. It can be appropriate for Masterslave control system using SD card. This method was used in LED display controller system. The application results indicate that th
8、e system achieves good effec.tThis paper introduces the SD card store data acquisition circuit design principle, circuit and program, this paper expounds the main control based on STC12C5A60S2 chip DY_mini80E development board realize data acquisition and data storage SD circuit design process and t
9、he realization methods and operation result analysis. The system can also collecting four ways of periodic signal waveform, and will be four road simulation voltage (0-5 V) for A/D conversion, every second conversion once, result into ASCII form, and four road respectively to the storage SD card est
10、ablished beforehand good CH1. TXT, CH2. TXT, CH3. TXT, CH4. TXT documents. The design of the main control chip in STC12C5A60S2 DY_mini80E development board, using the developed on board A/D conversion module PCF8591, external SD interface module, completed the debugging realized.Keyword: Data collec
11、tion;STC12C5A60S2; SD card; 目 录引言11方案论证与选择21.1 题目来源21.2 研究目的和意义21.3 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路22 SD卡简介42.1 SD卡的系统概念42.1.1 SD卡的结构42.1.2 SD卡的引脚定义52.1.3 SD卡SPI模式工作介绍52.2 SD卡总线介绍62.2.1 SD卡总线62.2.2 SPI总线72.2.3 总线协议82.3 SD卡的命令92.3.1 SD卡的命令格式92.3.2 SD卡的命令类型93 硬件设计113.1 电源模块113.2 单片机最小系统123.2.1单片机原理图及其特性123.2.2
12、 STC12C5A60S2系列单片机的内部结构143.2.3 单片机STC12C5A60S2最小系统的组成143.2.4 带SD卡的TFT彩屏174 软件设计194.1软件设计目标194.2 Keil软件简介194.3 Keil软件调试功能194.4 系统设计204.4.1系统初始化204.4.2 SD卡初始化224.4.3 数据块的读写234.4.4 SD卡存储时间和电压流程图244.4.5定时器T0函数流程图244.4.6主体程序流程图255 结论27谢 辞28参考文献29附 录30lw引言 微电子技术的发展是一个不断创新的过程，这种创新包括理论创新、技术创新和应用的创新，每一种创新都能开
13、拓出一个新的领域，带来新的市场，产生重大的影响。现今对于数据采集系统要求日趋增高，大量的采集数据使得很多采集系统都需要借助外部存储介质进行数据存储，因此对于外部介质存储容量以及传输速度的要求显得尤为突出。SD 卡作为一种基于半导体闪存工艺的存储卡， 1999 年由日本松下、东芝和美国SanDisk 公司共同研制完成。其体积小、容量大以及数据传输快等优点，是众多电子设备理想的外部存储介质。在众多厂商推动下，SD 卡已成为目前消费数码设备中应用最广泛的一种存储卡。为使采集数据可直接在PC 上读取、处理，需要使用文件系统组织数据格式，文件系统即操作系统用于明确磁盘或分区上文件的方法和数据结构，是对文
14、件的管理规则，也是操作系统的重要组成部分。而操作系统对处理器要求较高，且占用一定的存储空间，对于许多无法使用嵌入操作系统的处理器，需要自己来实现文件系统在处理器中内嵌文件系统。长期以来，以Flash Memory 为存储体的SD 卡因具备体积小、功耗低、可擦写以及非易失性等特点而被广泛应用于消费类电子产品中。特别是近年来，随着价格不断下降且存储容量不断提高，它的应用范围日益增广。当数据采集系统需要长时间地采集、记录海量数据时，选择SD 卡作为存储媒质是开发者们一个很好的选择。在电能监测以及无功补偿系统中，要连续记录大量的电压、电流、有功功率、无功功率以及时间等参数，当单片机采集到这些数据时可以
15、利用SD 作为存储媒质。单片机是智能化模块，有数据存储、读写的功能，并且支持汇编和C语言编程，在工作电压稳定的条件下可以实现长时间稳定的工作，而且还具有价格低廉的优势。在读写SD卡中，单片机比PC机更适合在现场长时间工作。而STC12C5A60S2系列单片机价格便宜、性能稳定。基于此特点，设计采用PCF8591进行A/D转换，用STC12C5A60S2单片机对SD卡进行读写操作。1方案论证与选择1.1 题目来源 SD存储卡在嵌入式产品中应用越来越广泛，但SD卡接口一般仅集成以ARM为代表的32位处理器中，而大量运用的51单片机则由于资源限制没有该接口。因此，如何解决51单片机应用系统存取SD卡大容量数据就显得很有实际意义。1.2 研究目的和意义目前单片机渗透到我们生活的各
