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AD9734-6中进行A/D转换，由AT89S52单片机实现对数据的读取。关键字：AD7934-6，A/D转换，单片机1、 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：4060 。8、传感器输出采用电流输出：4-20mA标准电流输出9、总共有四路输

2、入信号要求： 1、设计四通道数据采集电路,ADC采用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，采集电路与CPU的接口由示意图形式表示； 5、给出采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。2、 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 2、 压力传感器信号采样电路考虑到压力传感器为4-20mA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型三极

3、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，传感器输出频率为<1000Hz，故R取170，C取1uf。如图2为信号放大和滤波电路。图2 信号放大与滤波电路3、 AD7934-6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），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

4、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2.5 V片内基准电压源，可用作模数转换的基准电压源。或者，可将外部基准电压加载至此引脚，为其提供基准电压。其芯片图如图3所示：图3 AD7934-6芯片AD7934-6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：AD7934-6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/：W/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。VDri

5、ve：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。D8D11：连接在单片机的P10P13。BUSY：BUSY信号在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P22。CLKIN：芯片时钟输入，连接到单片机的ALE口。：开始转换输入信号。下降沿信号初始一个转化，连接在单片机引脚P21。：写输入信号。当为低电平时向芯片控制寄存器写入数据。：读输入信号。当为低电平时，下降沿将读取转化结

6、果。，分别连接在单片机的P36、P37。：片选信号。和、结合起来读取转化结果和控制寄存器写入数据。VREFIN/VREFOUT：AD7934-6的参考转化电压，可以输入也可以输出，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+0.3V，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，VREFIN/VREFOUT外接0.47uf电容连接信号地。Vin0Vin3：4通道模拟量输入口，通过控制寄存器位ADD1，ADD0进行选择，或者通过片上定序器来决定那个通道被采样。讲处理后的传感器信号从这4个通道输入。图4 AD7934-6与单片机连接图4、 程序设计AD79

7、34-6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。AD7934-6有一个12位的控制寄存器，控制寄存器的内容如表一：表一 控制寄存器内容DB11DB10DB9DB8DB7DB6PM1PM0CODINGREFZEROADD1DB5DB4DB3DB2DB1DB0ADD0MODE1MODE0SEQ1SEQ0RANGEPM1 和PM0 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；CODIN 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0；REF 表示参考电压的方式，如果为0，选择外部参考，

8、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ADD0 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采样值，根据需要设置不同的值；MODE1 和MODE0 表示模拟输入的类型，00 表示单端输入，01 表示差分输入,10 表示伪差分输入，这里设置为00；SEQ1 和SEQ0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11，表示对几个通道进行轮询采集，这里设为00；最后一位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围为0V 2. 5V，如果为1，代

9、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DB0 DB11 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（） Unsigned short Conword； Conword=0x0120；/控制字 WB=1；/字方式写入 CS=0； WR=0; P0=0x120&0x00ff； P1=0x120&0xff00； WR=1; CS=1； 单片机主程序如下：#include<reg52.h>unsigned long result1,result2;sbit W=P23;sbit BUSY=P22;sbit CONVERT=P21;sbit WR=P36;sbit RD=P37;sbit CS=P20;Void main()IniADC();While(1)CONVERT=0; while(BUSY=0) CONVERT=1;P0=0xff;RD=0;result1=P0; result1=P1&0x00ff;RD=1; 3、 参考文献1 赵勇、胡涛.传感器与检测技术.机械工业出版社.2010.92 付家才,孙毅男.传感