数据采集电路设计 A/D芯片选型 模/数转换器是一种器件,简称为A/D,它把采集到的采样模拟信号经量化和编码后,转换成数字信号并输出。为满足雷达、图像处理、高速数据采集系统等对于高速度、高精度A/D转换器的需求,一些IC厂家相继推出了流水线结构的A/D转换器,德州仪器公司的ADS1241芯片便是其中一款。 ADS1241是一款高性能、宽动态范围、高精度的24位A/D转换芯片。该芯片具有以下特性:①24位的A/D转换;②可以通过程序来设置增益和输出速率;③外部提供差分方式的参考电压源,外部参考电压为0.1V~5V;④具有片内自校正功能;⑤采用SPI串口与其他芯片接口;⑥低功耗:功耗只有600μW;⑦具有较宽的工作电压,电压范围为2.7V~5.5V;⑧最多可以实现8路模拟采集。ADS1241芯片内部提供复用器和缓冲区来实现多路采集,此外,芯片内部还进行滤波处理。 A/D芯片接口电路设计 ADS1241需要外部时钟才能工作,因此需要在XIN和XOUT管脚外接晶体,提供芯片工作时所需要的时钟。本系统采用的是频率为2.4576MHz的晶体,电容为20pF,电容的选择是与晶体的频率有关系的。ADS1241通过SPI串口与单片机进行连接,这里使用的是4线方式,即SCLK、DIN、DOUT和CS管脚与单片机进行连接。另外,ADS1241的DRDY管脚与单片机的一般I/O管脚进行连接,这样可以通过该管脚来判断是否准备好,由于该管脚输出低电平有效,因此需要将该管脚拉高。ADS1241接口电路如图4所示。 在图4中,数字电源和模拟电源都采用3.3V电压供电,为了减小电源处的干扰,因此需要加0.1μF的电容进行滤波处理。本系统中也将数字地和模拟地接在一起,但在某些具体的应用中可能需要将数字地和模拟地分开。AS1241的外部参考电源可以是差分方式,也可以是非差分方式,本系统中采用非差分方式,因此只需要将Vref+管脚接外部参考电源,Vref-管脚接地就可以了。在本系统中,将PWND管脚接高电平,使该芯片一直处于工作状态;低功耗场合下,可以将该管脚与单片机的一般I/O进行连接,通过单片机来控制ADS1241的低功耗状态。 图4 ADS1241接口电路图 数据存储电路设计 检测系统数据存储选用大容量的EEPROM CAT24WC256,它是一个256K位串行CMOS EEPROM,内部含有32768个字节,每字节为8位。CATALYST公司的先进CMOS技术减少了器件的功耗,CAT24WC256有一个64字节页写缓冲器,该器件通过I2C总线接口进行操作,如图5所示。 |