基于串行A/D轉(zhuǎn)換器LTC1286的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(圖)

基于串行a/d轉(zhuǎn)換器ltc1286的模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有較好的靈活性和實(shí)用性，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流、溫度、壓力、濕度等多種電量與非電量的采集與處理。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于測(cè)量?jī)x器儀表及工業(yè)控制設(shè)備等測(cè)控裝置與測(cè)控系統(tǒng)中，其核心器件是a/d轉(zhuǎn)換器。

基于ltc1286的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過選用不同的傳感器件和信號(hào)調(diào)理電路，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流、溫度、壓力、濕度等多種信息的采集與處理。該系統(tǒng)具有誤差小、精度高、電路構(gòu)成簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

ltc1286的特性、引腳功能及時(shí)序

● 主要特點(diǎn)

ltc1286是低功耗、中速、12位逐次比較型串行輸出通用a/d轉(zhuǎn)換器，它采用5～9v單電源供電，其主要特性包括：具有12位分辨率；最大非線性誤差為±3/4lsb；轉(zhuǎn)換時(shí)間為60μs；雙極性或單極性模擬輸入；12位三態(tài)串行輸出。

● 引腳排列及功能

ltc1286的引腳排列如圖1所示。

圖1：ltc1286的引腳排列及功能

各引出腳功能如下。

腳1為基準(zhǔn)電壓輸入端；腳2為正極性模擬信號(hào)輸入端；腳3為負(fù)極性模擬信號(hào)輸入端；腳4為公共端；腳5為片選端，cs由高電平跳變到低電平將復(fù)位內(nèi)部計(jì)數(shù)器，并控制和使能data out端和clock端，cs由低電平跳變到高電平將在一個(gè)設(shè)置時(shí)間內(nèi)禁止clock；腳6為a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果三態(tài)輸出端（數(shù)字信號(hào)輸出端），在cs為高電平時(shí)，該腳處于高阻狀態(tài)，當(dāng)cs為低電平時(shí)，該腳由前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的msb值置成相應(yīng)的邏輯電平；腳7為時(shí)鐘信號(hào)輸入端；腳8為電源正極性端。

● 接口時(shí)序

圖2：ltc1286時(shí)序圖

ltc1286的接口時(shí)序如圖2所示。由時(shí)序圖可知，ltc1286每次轉(zhuǎn)換和傳送數(shù)據(jù)使用15個(gè)時(shí)鐘周期，在每次傳送周期之間插入cs的時(shí)序，從cs信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，轉(zhuǎn)換和傳送過程開始，到cs為高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換和傳送周期結(jié)束，clock被禁止，data out變?yōu)楦咦钁B(tài)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用ltc1286作為a/d轉(zhuǎn)換器件，采用pc機(jī)作為處理機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并把處理結(jié)果輸出到屏幕進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，或作為記錄保存到硬盤中。系統(tǒng)硬件電路如圖3所示，

圖3：系統(tǒng)硬件電路

● 電源與基準(zhǔn)電壓源

系統(tǒng)電源取自pc機(jī)串行接口的txd腳，經(jīng)d7、c4、78l05、c1、c2處理向電路提供+5v平滑穩(wěn)定的直流電壓。

d3、c3、r3構(gòu)成ltc1286外部基準(zhǔn)電壓源，d3選用ref25z作為2.5v基準(zhǔn)電壓輸出。

● 信號(hào)輸入電路

系統(tǒng)輸入端分壓電阻r1和r2構(gòu)成模擬信號(hào)輸入電路，輸入信號(hào)電壓變化范圍為0～+5v，r1和r2的取值須考慮ltc1286的輸入特性及外接傳感器或調(diào)理電路的輸出特性，其取值范圍為33～100kω，且r1=r2。二極管d1和d2構(gòu)成輸入端雙向限幅電路。

● ltc1286與pc的接口電路

ltc1286與pc采用四線制通信方式，如圖3所示。pcrs-232口的電平為12v，為了解決與ltc1286的直接連接問題，在ltc1286的數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端加了三只4.7v穩(wěn)壓管d4、d5、d6和兩只限流電阻r4、r5。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集與控制由pc編程完成。數(shù)據(jù)的采集與更新通過ltc1286第5腳的控制信號(hào)cs實(shí)現(xiàn)。在cs信號(hào)低電平期間，ltc1286完成數(shù)據(jù)的更新采集，同時(shí)把前一次采集的數(shù)據(jù)通過6腳(data out)串行移出，在cs信號(hào)高電平期間，時(shí)鐘信號(hào)clock被禁止，輸出端為高阻態(tài)。

● 接口程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要包括初始化模塊、a/d轉(zhuǎn)換控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、屏幕輸出顯示模塊和磁盤文件輸出模塊。限于篇幅，這里只給出對(duì)應(yīng)于pc串行口com1(3f8h)的接口程序。

10 rem --- 12btis ---
20 key off:cls
30 b=&h3f8:rem com1:
40 n=12:rem 12bits