现代测量技术与误差分析_四通道的数据采集电路

1、现代测量技术与误差分析大作业摘要:设计了具有四通道的数据采集电路。通过压力传感器所测的信号经过放大 滤波后输入到具有四通道的数据采集芯片AD97346中进行A/D转换，由AT89S52单片机实现对数据的读取。关键字:AD79346, A/D转换，单片机一、作业要求已知：1压力传感器的量程：0100Kg;2、传感器灵敏度:0.01Kg：3、传感器分辨率:0。01 Kg;4、传感器信号输出频率： 1000Hz;5、测试系统工作量程：050Kg;6、测试过程中具有高频扰动；7、测试系统工作温度范围：一40C60 C。8、传感器输出采用电流输出:420mA标准电流输出9、总共有四路输入信号要求：1、设

2、计四通道数据采集电路，ADC釆用AD7934-6：2、各通道采样周期5ms;3、详细说明采集电路的设计依据；4、CPU可不指定型号，釆集电路与CPU的接口由示意图形式表示；5、给出釆集电路所有用到的元器件的具体型号、参数，主要考虑的指标:6、提供主要元器件的说明书；7、给出ADC的驱动程序。二、系统设计方案1. 系统总体设计方案图1系统总体设计框图AI)79：M-6放人吐圏低進述波為AT89S522、压力传感器信号采样电路考虑到压力传感器为420mA的标准电流输出，而传感器输出的电流较小, 所以考虑采用放大电路来处理。本设计采用共发射极三极管放大电路，将电流信 号放大，选择适当的电阻和NPN型

3、三极管，使三极管工作在放大区。放大部分将 压力传感器的电流变化放大，从集电极采样电压，从而将电流变化转化成电压变 化。低通滤波器采用无源RC滤波器，由于无源RC滤波电路的截止频率为丄一， 2加?C 传感器输出频率为1000Hz,故R取170 0,C取1uf。如图2为信号放大和滤波 电路。3. AD79346 芯片AD7934-6是一款12位、高速、低功耗、逐次逼近型(SAR)模数转换器(ADC),vD0TW/B2DB0TDB1TDB25DB36DB47DB58-DB6TDB710drive11OGNO12DB8/HBEN13DB.9UAD7334-6 TOP VIEW (Not to Seni

4、le)采用2。7 V至5.25 V单电源供电，最高吞吐量达625 kSPS。该器件内置一个低 噪声、宽带宽、差分采样保持放大器，可处理最高达50 MHz的输入频率。具有 4个带通道序列器的模拟输入通道，可以通过预先编程选择通道转换顺序。该器 件可接受单端、全差分或.伪差分模拟输入。AD7934-6内置一个精确的2。5V片 内基准电压源，可用作模数转换的基准电压源.政者，可将外部基准电压如载至此 引脚，为其提供基准电压其芯片图如图3所示：Vw3VM2VIN1VinOVfiEFINREFt；AGNDCSRDWRCO NV STCLKINBUSYDB11DB10图3 AD79346芯片AD79346

5、有28个引脚，采用DIP28形式进行封装。下面就对系统中用到的 引脚作简要的说明：VDD: AD79346的VDD为芯片正常工作提供电源，输入为2. 7V5. 25V,此处选择5V电源，连接10uF和0. 1uF的电容来减小电压的波动。W/B : W/万为字/字节方式选择位，连接到单片机的P23。DB07: DB07连接到单片机的P0 口.V0ri7O:决定逻辑电平的输入电压，此处和VDD连接在一起，均为5V。并通过 两个电容来减少电压波动.AGND、DGND:模拟地和数字地，因为AGND和DGND要相同的电势，故连接在一 起接信号地。D8DH:连接在单片机的P10P13.BUSY: BUSY

6、信号在CONVERT信号下降沿变成高电平，并且在A/D转换期间一直保持为高电平，当转换结束时，BUSY变为低电平，此处，将BUSY连接在单 片机的P22oCLKIN:芯片时钟输入，连接到单片机的ALE 口。CONVERT :开始转换输入信号.CONVERT下降沿信号初始一个转化,连接 在单片机引脚P21。顾：写输入信号。当厉为低电平时向芯片控制寄存器写入数据。RD:读输入信号.当厉为低电平时，丽下降沿将读取转化结果。阪，RD 分别连接在单片机的P36、P37ocs :片选信号.和而、阪结合起来读取转化结果和控制寄存器写入数据。VrekMV待财：AD7934-6的参考转化电压，可以输入也可以输出

7、，正常的内部 参考电压为2.5V,可以通过外接参考电压，但是不能超过VDD+O. 3V,此处编辑控 制寄存器，选用内部参考电压，所以不要外接参考电压，Vren/Vrefout外接Oo 47uf 电容连接信号地。VinOVin3: 4通道模拟量输入口，通过控制奇存器位ADD1, ADDO进行选 择，或者通过片上定序器来决定那个通道被采样.讲处理E的传感器信号从这4 个通道输入。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图4 AD7934-6与单片机连接图x2 4 5 2 J 4 - 厂?2罚血?2?2M?2tE/、丄 *741 2X 4V : 53?DBODTXOC 液 HBENDB5X24、程序设计AD7934-6要先初始化，即写入控制字.下面就对它的控制寄存器作相关说明.AD79346有一个12位的控制寄存器，控制奇存器的内容如表一：表一控制寄存器内容DB11EbioDB9DB8DB7DB6PM1PMOCOD I NGREFZEROADD1DB5DB4DB3DB2DB1DBOADDOM0DE1MODEOSEQ1SE

9、QORANGEPM1和PMO代表电源管理模式，一共有四种模式，不同的模式芯片功耗不 同，设计中选择普通模式00; COD IN G表示转换结果的编码，如果设置为0,输 出结果为正常的二进制，如果为1,输出结果为补码方式，这里设置为O;REF表示 参考电压的方式，如果为0,选择外部参考，如果为1,选择内部参考，这里设置 为1; ZERO位不使用，永远设置为0;ADD1和ADDO表示待数据转换的模拟通道 的地址，哪个模拟通道在下一次转换中被转换，如00,意味着下一次转换的结果 为第一通道的釆样值，根据需要设置不同的值;M0DE1和MODEO表示模拟输入的 类型，00表示单端输入，01表示差分输入，

10、10表示伪差分输入，这里设置为00; SEQ1和SEQO表示采集的方式,如果为00,意味着芯片对设定的通道进行转换， 如果为们，表示对几个通道进行轮询采集，这里设为00;最E位RA NGE代表 输入信号电平范围，如果为0,表示可采集的信号电平范囲为0V 2. 5V,如果为 1,代表信号电平范围为0V 5V,这里设为0。本设计采用字模式,W/B为高电平，首先让片选信号CS为低，然后写使能信 号WR为低，在CS和WR同时为低的时候，把12位寄存器内容值通过DB0DB11 双向数据总线写入芯片，最后使CS和WR为高，这样就完成了 一次写操作。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; 字方式写入CS二0;WR二0;P0 二 0x120&0x00ff;P1=0x120&0xff00;WR=1;CS=1;单片机主程序如下：#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、参考文献1赵勇、胡涛传感器与检