基于ADS1255的地震信息采集模塊設計
基于震前電磁波異常的客觀事實,地震預報中,利用電磁輻射異常所具有的短臨反映能力,能夠正確采集臨震電磁信息,從而在地震預報起著重要作用。本文提出一種基于ADS1255的地震信息數據采集模塊的解決方案。
2 系統(tǒng)硬件設計
該地震信息采集模塊的主采集控制器選用高性能數字信號處理器(DSP)TMS320F2812。該器件特別適用于大批量數據處理的測控場合。在地震信息采集模塊中,TMS320F2812主要負責控制ADS1255以及濾波處理相應的數據。圖1為地震信息采集模塊設計框圖。
由于該信息采集模塊采用SPI總線與A/D轉換器通信,因此,當需擴展為4通道時,只需用TMS320F2812的4個I/O端口作為ADS1255的片選端即可,而SPI的時鐘線和數據線均可共享。為了提高數據的可靠性與精度,需對A/D轉換器傳輸的24位數據進一步濾波??紤]到濾波時DSP需處理大量數據,因此通過TMS320F2812自帶的外部存儲接口擴展512 KB的RAM,作為該系統(tǒng)程序運行的數據空間。此外,TMS320F2812的串口A與串口型的GPS模塊相連,用于整個信息采集模塊的授時時鐘。為使A/D轉換器采樣準確可靠,DSP與A/D轉換器采用獨立的電源系統(tǒng),SPI信號線均需通過隔離電路進行隔離。
2.1 ADS1255電路設計
ADS1255是一款高性能的A/D轉換器,其內部集成多路選擇開關(MUX)、可編程增益控制器(PGA)、四階△-∑調制器、可編程數字濾波器等,具有極低的噪聲,可滿足高精度的測量要求。ADS1255能夠接收輸入幅度為0~5 V的信號,若超出該范圍,器件將損壞,因此,若需采集的信號不在該范圍內,首先需將其線性變化為0~5 V之內,才能輸入到ADS1255。
圖2為ADS1255的應用電路。輸入信號首先經過由R3、R4、R5組成的電阻網絡,可將-10~+10 V的信號轉換為0~5 V。ADS1255可配置成一個差分輸入或兩個單端輸入,因此,該設計采用差分輸入方式測量單端輸入。其實現方法比較簡單,需采集的信號輸入到ADS1255差分輸入的正端AIN0,參考電壓2.5 V輸入到差分輸入負端AIN1,同時需設置ADS1255內部的PGA=2。這樣可提高ADS1255的輸入動態(tài)范圍。
2.2 參考電壓電路設計
該信息采集模塊采用獨立外部參考電壓器件REF5025提供2.5 V的參考電壓,該器件具有低噪聲,低漂移,高精度等特性,特別適用于16位以上的A/D轉換系統(tǒng)。圖3為基于REF5025的參考電壓緩沖電路。
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