基于PIC單片機(jī)的高精度信號采集系統(tǒng)設(shè)計
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值得注意的是在設(shè)計AD7705印刷板電路時必須講究布線技巧，布線的好壞直接影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精度，甚至?xí)鹦酒ぷ魇С?。?jīng)驗(yàn)表明，AD7705應(yīng)該布設(shè)在一個相對獨(dú)立和集中的區(qū)域，數(shù)字區(qū)和模擬區(qū)盡可能在底面分開布線，模擬接地與數(shù)字接地應(yīng)只在一個點(diǎn)連接在一起，所有電源都要加電容去耦電路，電容器盡可能靠近芯片的電源輸入端。
2．1．2 光電隔離電路
為了提高通訊接口在工業(yè)現(xiàn)場的抗干擾能力，采用光電隔離器件是一種簡單而有效的方法，這里采用的是高速光耦6N136，如圖4所示，它能夠在對通訊接口進(jìn)行光電隔離的同時不會影響通訊速率，可以使系統(tǒng)在不降低采集效率的情況下提高可靠性。由于光耦兩側(cè)的電源和地是要完全分開的，因此設(shè)計了兩路電源，使6N136能達(dá)到最佳隔離效果。在設(shè)計印刷板電路時要特別注意6N136底下不能走數(shù)據(jù)線，這樣會引入干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集跳動。
2．1．3 單片機(jī)復(fù)位電路
由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，簡單的RC復(fù)位電路在強(qiáng)干擾情況下會使單片機(jī)復(fù)位引腳電壓意外跌落，造成單片機(jī)工作不正常。為了解決這一問題，這里采用電壓檢測復(fù)位芯片HT7044，它能夠檢測4．5 V的固定電壓并具有穩(wěn)壓功能，可以滿足系統(tǒng)設(shè)計穩(wěn)定性的要求，如圖5所示。
2．2 軟件設(shè)計
AD7705內(nèi)部只有一套模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，通道1和通道2的選擇通過軟件設(shè)置進(jìn)行切換，實(shí)際應(yīng)用中往往需要對不同通道采取不同的增益，動態(tài)地對AD7705進(jìn)行增益、通道設(shè)置，很靈活方便地達(dá)到這一目的。使用AD7705之前，首先要對所有寄存器進(jìn)行設(shè)置，才能保證器件正常工作。在實(shí)際使用中，首先選擇模擬輸入模式(單極性還是雙極性)、是否需要緩沖、時鐘分頻和輸出更新速率；根據(jù)外部輸入信號的幅度來決定設(shè)置器件的增益值。
該系統(tǒng)中的AD7705在應(yīng)用中選擇輸入通道單極性、初始增益等于1、數(shù)據(jù)更新速率為500 Hz。AD7705的讀寫操作嚴(yán)格按照時序進(jìn)行，圖6和圖7給出了AD7705的讀和寫時序圖。根據(jù)實(shí)際確定所有參數(shù)以后，對AD7705芯片進(jìn)行設(shè)置，參數(shù)設(shè)置方法比較獨(dú)特，在設(shè)置參數(shù)之前，首先對通信寄存器進(jìn)行一次寫操作，來決定下一個是什么樣的寄存器和什么樣的操作內(nèi)容，再進(jìn)行下一步的參數(shù)寫入，圖8給出了AD7705初始化及讀取數(shù)據(jù)流程圖，讀者可參考下面的AD7705初始化程序。
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