1 引言

　　飞机飞行状况监测及数据采集仪。用于采集飞机试飞时的各种飞行数据，要求大量的存储容量。它具有功能强、性价比高、安装和使用方便的特点。采集仪可以根据用户的要求进行配置，对八路传感器输入信号进行调理、采样及数据处理，将测量结果实时动态显示，并通过其报警功能，实现设备故障预警。采集仪既可以单机独立工作，也可以通过RS－485总线将多达16台采集仪与计算机联机组成在线监测系统。应用范围包括各种不同类型的电机、风机、泵、齿轮箱、轧机、风力发电机、电站和离心机，以及各种机械设备常见故障的状态监测等。

　　2 硬件功能原理与设计

　　SD卡的外形和接口如图1所示。根据SD卡与主控制器的通信协议不同，SD卡对外提供两种访问模式：SD模式和SPI模式。所用通信模式不同，SD卡引脚的功能也不同，具体引脚功能如表1所示。在具体通信过程中，主机只能选择其中一种通信模式。通信模式的选择对于主控制器来说是透明的，卡会自动检测复位命令的通信协议模式，而且通信模式一旦选定，系统在通电情况下不能改变。SD模式下，主控制器使用SD总线访问SD卡。可通常的单片机没有硬件SD总线，尽管可以借助通用口线用软件仿真，但访问速度较低，还要大量占用CPU时间，而单片机多具有SPI总线。

　　注：S--电源；I--输入；O--推挽输出；PP--推挽I/O。

　在SPI总线模式下。CS为主控制器向卡发送的片选信号，SCLK为主控制器向卡发送的时钟信号。DI（DataIn）为主控制器向卡发送的单向数据信号，DO（DataOut）为卡向主控制器发送的单向数据信号。SD卡的内部结构如图2所示，还具有卡接口控制器、寄存器以及SD和SPI两种模式的对外接口等。外部主控制器访问卡的外部信号线并不与存储器单元直接相连，而是通过卡的接口控制器与存储器单元接口相连。卡内存储单元的读，擦，写由卡接口控制器根据主控制器的命令自动处理完成，而主控制器无须知道卡内是如何操作、管理存储单元的。SD卡内部有6个信息寄存器，用来设置和保存操作卡的关键信息，有两个状态寄存器，用来记录操作卡的当前状态。

　　采集仪的主控制器采用了C8051F020单片机。C8051F020是完全集成的混合信号系统级MCU芯片。这个系列单片机与8051在指令上完全兼容，性能远远高于标准的8051单片机。又扩展了丰富的外设，是一种名副其实的SOC （System On Chip）单片机，与SD卡系统相关的特性如下：