現(xiàn)代測量技術與誤差分析_四通道的數(shù)據(jù)采集電路

1、現(xiàn)代測量技術與誤差分析大作業(yè)摘要:設計了具有四通道的數(shù)據(jù)采集電路。通過壓力傳感器所測的信號經過放大 濾波后輸入到具有四通道的數(shù)據(jù)采集芯片AD97346中進行A/D轉換，由AT89S52單片機實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的讀取。關鍵字:AD79346, A/D轉換，單片機一、作業(yè)要求已知：1壓力傳感器的量程：0100Kg;2、傳感器靈敏度:0.01Kg：3、傳感器分辨率:0。01 Kg;4、傳感器信號輸出頻率： 1000Hz;5、測試系統(tǒng)工作量程：050Kg;6、測試過程中具有高頻擾動；7、測試系統(tǒng)工作溫度范圍：一40C60 C。8、傳感器輸出采用電流輸出:420mA標準電流輸出9、總共有四路輸入信號要求：1、設

2、計四通道數(shù)據(jù)采集電路，ADC釆用AD7934-6：2、各通道采樣周期5ms;3、詳細說明采集電路的設計依據(jù)；4、CPU可不指定型號，釆集電路與CPU的接口由示意圖形式表示；5、給出釆集電路所有用到的元器件的具體型號、參數(shù)，主要考慮的指標:6、提供主要元器件的說明書；7、給出ADC的驅動程序。二、系統(tǒng)設計方案1. 系統(tǒng)總體設計方案圖1系統(tǒng)總體設計框圖AI)79：M-6放人吐圏低進述波為AT89S522、壓力傳感器信號采樣電路考慮到壓力傳感器為420mA的標準電流輸出，而傳感器輸出的電流較小, 所以考慮采用放大電路來處理。本設計采用共發(fā)射極三極管放大電路，將電流信 號放大，選擇適當?shù)碾娮韬蚇PN型

3、三極管，使三極管工作在放大區(qū)。放大部分將 壓力傳感器的電流變化放大，從集電極采樣電壓，從而將電流變化轉化成電壓變 化。低通濾波器采用無源RC濾波器，由于無源RC濾波電路的截止頻率為丄一， 2加?C 傳感器輸出頻率為1000Hz,故R取170 0,C取1uf。如圖2為信號放大和濾波 電路。3. AD79346 芯片AD7934-6是一款12位、高速、低功耗、逐次逼近型(SAR)模數(shù)轉換器(ADC),vD0TW/B2DB0TDB1TDB25DB36DB47DB58-DB6TDB710drive11OGNO12DB8/HBEN13DB.9UAD7334-6 TOP VIEW (Not to Seni

4、le)采用2。7 V至5.25 V單電源供電，最高吞吐量達625 kSPS。該器件內置一個低 噪聲、寬帶寬、差分采樣保持放大器，可處理最高達50 MHz的輸入頻率。具有 4個帶通道序列器的模擬輸入通道，可以通過預先編程選擇通道轉換順序。該器 件可接受單端、全差分或.偽差分模擬輸入。AD7934-6內置一個精確的2。5V片 內基準電壓源，可用作模數(shù)轉換的基準電壓源.政者，可將外部基準電壓如載至此 引腳，為其提供基準電壓其芯片圖如圖3所示：Vw3VM2VIN1VinOVfiEFINREFt；AGNDCSRDWRCO NV STCLKINBUSYDB11DB10圖3 AD79346芯片AD79346

5、有28個引腳，采用DIP28形式進行封裝。下面就對系統(tǒng)中用到的 引腳作簡要的說明：VDD: AD79346的VDD為芯片正常工作提供電源，輸入為2. 7V5. 25V,此處選擇5V電源，連接10uF和0. 1uF的電容來減小電壓的波動。W/B : W/萬為字/字節(jié)方式選擇位，連接到單片機的P23。DB07: DB07連接到單片機的P0 口.V0ri7O:決定邏輯電平的輸入電壓，此處和VDD連接在一起，均為5V。并通過 兩個電容來減少電壓波動.AGND、DGND:模擬地和數(shù)字地，因為AGND和DGND要相同的電勢，故連接在一 起接信號地。D8DH:連接在單片機的P10P13.BUSY: BUSY

6、信號在CONVERT信號下降沿變成高電平，并且在A/D轉換期間一直保持為高電平，當轉換結束時，BUSY變?yōu)榈碗娖?，此處，將BUSY連接在單 片機的P22oCLKIN:芯片時鐘輸入，連接到單片機的ALE 口。CONVERT :開始轉換輸入信號.CONVERT下降沿信號初始一個轉化,連接 在單片機引腳P21。顧：寫輸入信號。當厲為低電平時向芯片控制寄存器寫入數(shù)據(jù)。RD:讀輸入信號.當厲為低電平時，麗下降沿將讀取轉化結果。阪，RD 分別連接在單片機的P36、P37ocs :片選信號.和而、阪結合起來讀取轉化結果和控制寄存器寫入數(shù)據(jù)。VrekMV待財：AD7934-6的參考轉化電壓，可以輸入也可以輸出

7、，正常的內部 參考電壓為2.5V,可以通過外接參考電壓，但是不能超過VDD+O. 3V,此處編輯控 制寄存器，選用內部參考電壓，所以不要外接參考電壓，Vren/Vrefout外接Oo 47uf 電容連接信號地。VinOVin3: 4通道模擬量輸入口，通過控制奇存器位ADD1, ADDO進行選 擇，或者通過片上定序器來決定那個通道被采樣.講處理E的傳感器信號從這4 個通道輸入。HhI?_11_ WR 15陋 I：P；P11 PI： Pi:PL4 PIS 丸6 pr刀沖； p師 ?33(21 Pg Pg25聞25 3：石DB：二X3KBUSY 3B112B1CTTrdVit? 叱VttIVkC 畑

8、“曲 AQQH 4： FTS?If DB：1L眩tV7HALE PSIX asr A vx圖4 AD7934-6與單片機連接圖x2 4 5 2 J 4 - 廠?2罰血?2?2M?2tE/、丄 *741 2X 4V : 53?DBODTXOC 液 HBENDB5X24、程序設計AD7934-6要先初始化，即寫入控制字.下面就對它的控制寄存器作相關說明.AD79346有一個12位的控制寄存器，控制奇存器的內容如表一：表一控制寄存器內容DB11EbioDB9DB8DB7DB6PM1PMOCOD I NGREFZEROADD1DB5DB4DB3DB2DB1DBOADDOM0DE1MODEOSEQ1SE

9、QORANGEPM1和PMO代表電源管理模式，一共有四種模式，不同的模式芯片功耗不 同，設計中選擇普通模式00; COD IN G表示轉換結果的編碼，如果設置為0,輸 出結果為正常的二進制，如果為1,輸出結果為補碼方式，這里設置為O;REF表示 參考電壓的方式，如果為0,選擇外部參考，如果為1,選擇內部參考，這里設置 為1; ZERO位不使用，永遠設置為0;ADD1和ADDO表示待數(shù)據(jù)轉換的模擬通道 的地址，哪個模擬通道在下一次轉換中被轉換，如00,意味著下一次轉換的結果 為第一通道的釆樣值，根據(jù)需要設置不同的值;M0DE1和MODEO表示模擬輸入的 類型，00表示單端輸入，01表示差分輸入，

10、10表示偽差分輸入，這里設置為00; SEQ1和SEQO表示采集的方式,如果為00,意味著芯片對設定的通道進行轉換， 如果為們，表示對幾個通道進行輪詢采集，這里設為00;最E位RA NGE代表 輸入信號電平范圍，如果為0,表示可采集的信號電平范囲為0V 2. 5V,如果為 1,代表信號電平范圍為0V 5V,這里設為0。本設計采用字模式,W/B為高電平，首先讓片選信號CS為低，然后寫使能信 號WR為低，在CS和WR同時為低的時候，把12位寄存器內容值通過DB0DB11 雙向數(shù)據(jù)總線寫入芯片，最后使CS和WR為高，這樣就完成了 一次寫操作。AD7934-6的初始化程序如下：Void IniADC

11、()Uns i gned short Conword;Conword=0x0120： /控制字WB=1; 字方式寫入CS二0;WR二0;P0 二 0x120&0x00ff;P1=0x120&0xff00;WR=1;CS=1;單片機主程序如下：#incIudeunsigned long resuresuIt2;sbit W二P2;sbit BUSY二P22;sbit CONVERT二P2=;sbit WR=P36;sbit RD二P37;sbit CS二P2S;Void main ()IniADC ();While (1)CONVERTS：whi le(BUSY=0)C0NVERT=1;P0=0xff;RD=0;result1=P0;result1=P1&OxOOff;RD 二 1;)三、參考文獻1趙勇、胡濤傳感器與檢