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摘 要：本文從儀器儀表應(yīng)用領(lǐng)域?qū)乜氐男枨蠓矫娉霭l(fā)，設(shè)計了具有高精度、低溫漂的16位ad轉(zhuǎn)換電路。模擬輸入電壓為0 - 100 mv，通過精準的放大和偏置后送給ad652進行v /f變換，轉(zhuǎn)換出來的頻率信號由cpld進行測量，結(jié)果送交控制器，產(chǎn)生16位ad轉(zhuǎn)換結(jié)果。同時系統(tǒng)可提供0 - 100 mv連續(xù)可調(diào)的高精度測試用基準源。 隨著科技的飛速發(fā)展、高分辨率的數(shù)?；旌想娐返膽?yīng)用不斷深入，電路設(shè)計日趨復(fù)雜，精度越來越高，所以高精度ad轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計就成了儀器儀表及各種測量控制系統(tǒng)的難點。本系統(tǒng)來源于儀器儀表的溫控系統(tǒng)設(shè)計，采用高精度、低溫漂的優(yōu)質(zhì)模擬、數(shù)字器件，輔以52系列單片機為控制器，以復(fù)雜可編程邏輯器件cpld (comp lex programmable array logic)為頻率測試的硬件平臺，實現(xiàn)了高分辨率、低線性誤差的ad轉(zhuǎn)換器的設(shè)計。通過本設(shè)計掌握高精度、低漂移的高端ad轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方法， cpld的設(shè)計，以及52系列單片機的硬件設(shè)計及軟件編程。 1 系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)主要目的是設(shè)計一個16位的vfc式ad轉(zhuǎn)換器，利用積分原理，將輸入電壓(或電流)
斷服務(wù)程序接收電磁傳感器和壓差傳感器輸出的電信號，然后a/d轉(zhuǎn)換裝置和i/f轉(zhuǎn)換器將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送至微機系統(tǒng)；按一定的計算公式進行數(shù)椐處理，并按調(diào)整后的曲線進行修正，以得到船舶的速度，再根據(jù)時間間隔的大小進行數(shù)值積分來求得航程。計算機將求得的航速信息以適當?shù)男问酵ㄟ^各相應(yīng)的接口電路送到各用戶和分顯示器，完成航速航程的顯示。計算機系統(tǒng)中的eeprom可以永久性地保存諸如累計航程、累計工作時間、速度調(diào)整參數(shù)等結(jié)果。1.3 主要芯片及其系統(tǒng)功能簡介本系統(tǒng)中主要采用了at89c55、icl7109和ad652等芯片，簡介如下：1.3.1 at89c55at89c55芯片是由atmel公司推出的51系列8位單片機。片內(nèi)主要有20kflash存儲器、256字節(jié)片內(nèi)ram，4個8位的雙向可尋址i/o口，1個全雙工uart(通用異步接收發(fā)送器)的串行接口、3個16位的定時器/計數(shù)器、多個優(yōu)先級的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。本系統(tǒng)中利用了at89c55豐富的20k閃存資源永久保存測量中累計航程、累計工作時間等關(guān)鍵結(jié)果，并利用了其定時器計數(shù)器及中斷嵌套結(jié)構(gòu)實現(xiàn)雙傳感器的數(shù)據(jù)采集。在本系統(tǒng)中，t
電到兩倍的ui峰值，同時ui的峰值加上c1的電壓對c2充電，通過vd2被電流ivd2充電，c2電壓達到2ui。如此正負反復(fù)下去，充電的最終結(jié)果是c2～c8兩端電壓幾乎達到2ui，極性為左負右正；c10～c16兩端電壓也達到2ui，極性為左正右負。該設(shè)計將c16右端接地，將c7右端做為高壓輸出端，輸出電壓為正負倍壓的絕對值之和，得到80 kv高壓。而脈動系數(shù)為其矢量之和，正負脈動值相互抵消因而系統(tǒng)輸出紋波很小。 3．2 高壓電源的控制電路 圖3為dsp控制電路示意圖。a／d轉(zhuǎn)換模塊采用ad652芯片將由分壓器采集的電壓信號轉(zhuǎn)換成頻率信號，通過光纖傳給dsp進行計算。dsp通過計脈沖個數(shù)的方式計算采集電壓值，對采集的電壓進行簡單數(shù)字濾波處理，防止引入干擾。然后以此電壓為依據(jù)用數(shù)字pi控制策略計算前后橋臂的相位差，通過pwm輸出控制信號，同時將采集的電壓通過顯示器顯示。電源的運行狀況和輸出電壓通過鍵盤來控制。送至逆變環(huán)節(jié)和buck電路的驅(qū)動信號必須經(jīng)過驅(qū)動保護電路，其目的是一方面將5路驅(qū)動信號隔離并濾波放大，另一方面當逆變環(huán)節(jié)和buck電路產(chǎn)生過流短路或溫度過高等故障時，能夠及時產(chǎn)生可靠的
引腳先連在一起都接到cpld 的引腳，用 來啟動采樣保持。 1.2 系統(tǒng)信號可編程增益放大電路 在本系統(tǒng)中由于陀螺儀的動態(tài)輸出范圍很寬，為了提高系統(tǒng)的分辨率，通常的做法是增 加量化位數(shù)。然而普通的高位a／d 在轉(zhuǎn)換精度和速度上總是難以兼顧，因此有必要設(shè)計低 成本的大動態(tài)范圍高速數(shù)據(jù)采集器。我們可以采用可編程放大器（pga）先將陀螺儀信號根 據(jù)要求自動調(diào)整到合適a／d 轉(zhuǎn)換的最佳輸入范圍，然后再進行a／d 轉(zhuǎn)換這樣可有效保證在 小信號輸入時的轉(zhuǎn)換精度，擴大了采集系統(tǒng)的動態(tài)范圍。 ad652 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的一種單端可編程增益放大器，其數(shù)字化可編程二進制 增益從l、2、4、8 到l6，兩片級聯(lián)后可實現(xiàn)二進制增益到32、64、128、256。ad652 內(nèi)部 包括調(diào)漂移bifet 放大器、激光晶片平衡電阻網(wǎng)絡(luò)、jfet 模擬開關(guān)和ttl 兼容的增益編碼 鎖存器。 本系統(tǒng)采用了兩片ad526 它們級聯(lián)后可實現(xiàn)二進制增益l、2、4、8、16、32、64、128、 256，以滿足系統(tǒng)的寬動態(tài)范圍。 1.3 系統(tǒng)信號a/d 轉(zhuǎn)換電路 陀螺儀和加速度計信號共有6 路，還有其
，才能準確地實時檢測汽車運行的有關(guān)狀態(tài)，并將這些狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號供給單片機處理。 2.3 信號檢測 汽車傳感器輸出信號一般為電壓、電阻、脈沖信號及開關(guān)量等，下面分別介紹這些信號的檢測方法。 2.3.1 電壓信號 為了提高抗干擾能力和檢測精度，先將電壓信號經(jīng)信號調(diào)理電路變換為0～5v的標準信號，再經(jīng)v/f變換轉(zhuǎn)換為脈沖量，經(jīng)光耦隔離后通過c8051f005單片機的pca陣列計數(shù)處理。v／f轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用電路如圖2所示，其中，將有源時鐘振蕩器輸出的3mhz脈沖信號經(jīng)74hc393四分頻后作為ad652的外部時鐘源。 2.3 .2 電阻信號 電阻信號先經(jīng)惠斯通電橋轉(zhuǎn)換為0~5v的標準信號，再經(jīng)v／f變換轉(zhuǎn)換為脈沖量，經(jīng)光耦隔離，最后通過c8051f005單片機的pca陣列計數(shù)處理。 2.3.3 脈沖信號 經(jīng)光耦隔離后的脈沖信號直接通過c8051f005單片機的pca陣列計數(shù)處理。 2.3.4 開關(guān)信號 開關(guān)量采集原理圖如圖3所示。當剎車和轉(zhuǎn)向燈等工作狀態(tài)發(fā)生改變時，其輔助接點將接通yx回路的+12v電源，此時光耦導(dǎo)通，其輸出狀態(tài)發(fā)生改變，在單片機定時中斷服務(wù)程序內(nèi)通過i／o
全標度頻率(高達2MHz)設(shè)定由外部系統(tǒng)時鐘；極低的線性誤差；(0.005%最大值在1MHz FS，0.02%最大值在2MHz FS)無決定性的所需外部元件；精確的5V參考電壓；低漂移(25×10－6℃最大值)；雙或單電源運行；電壓或電流輸入；MIL-STD 883兼容版本
序接收電磁傳感器和壓差傳感器輸出的電信號，然后a/d轉(zhuǎn)換裝置和i/f轉(zhuǎn)換器將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送至微機系統(tǒng)；按一定的計算公式進行數(shù)椐處理，并按調(diào)整后的曲線進行修正，以得到船舶的速度，再根據(jù)時間間隔的大小進行數(shù)值積分來求得航程。計算機將求得的航速信息以適當?shù)男问酵ㄟ^各相應(yīng)的接口電路送到各用戶和分顯示器，完成航速航程的顯示。計算機系統(tǒng)中的eeprom可以永久性地保存諸如累計航程、累計工作時間、速度調(diào)整參數(shù)等結(jié)果。 1.3 主要芯片及其系統(tǒng)功能簡介 本系統(tǒng)中主要采用了at89c55、icl7109和ad652等芯片，簡介如下： 1.3.1 at89c55 at89c55芯片是由atmel公司推出的51系列8位單片機。片內(nèi)主要有20kflash存儲器、256字節(jié)片內(nèi)ram，4個8位的雙向可尋址i/o口，1個全雙工uart(通用異步接收發(fā)送器)的串行接口、3個16位的定時器/計數(shù)器、多個優(yōu)先級的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。本系統(tǒng)中利用了at89c55豐富的20k閃存資源永久保存測量中累計航程、累計工作時間等關(guān)鍵結(jié)果，并利用了其定時器計數(shù)器及中斷嵌套結(jié)構(gòu)實現(xiàn)雙傳感器的數(shù)據(jù)采集。 在
服務(wù)程序接收電磁傳感器和壓差傳感器輸出的電信號，然后a/d轉(zhuǎn)換裝置和i/f轉(zhuǎn)換器將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送至微機系統(tǒng)；按一定的計算公式進行數(shù)椐處理，并按調(diào)整后的曲線進行修正，以得到船舶的速度，再根據(jù)時間間隔的大小進行數(shù)值積分來求得航程。計算機將求得的航速信息以適當?shù)男问酵ㄟ^各相應(yīng)的接口電路送到各用戶和分顯示器，完成航速航程的顯示。計算機系統(tǒng)中的eeprom可以永久性地保存諸如累計航程、累計工作時間、速度調(diào)整參數(shù)等結(jié)果。1.3主要芯片及其系統(tǒng)功能簡介 本系統(tǒng)中主要采用了at89c55、icl7109和ad652等芯片，簡介如下：1.3.1at89c55 at89c55芯片是由atmel公司推出的51系列8位單片機。片內(nèi)主要有20kflash存儲器、256字節(jié)片內(nèi)ram，4個8位的雙向可尋址i/o口，1個全雙工uart(通用異步接收發(fā)送器)的串行接口、3個16位的定時器/計數(shù)器、多個優(yōu)先級的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。本系統(tǒng)中利用了at89c55豐富的20k閃存資源永久保存測量中累計航程、累計工作時間等關(guān)鍵結(jié)果，并利用了其定時器計數(shù)器及中斷嵌套結(jié)構(gòu)實現(xiàn)雙傳感器的數(shù)據(jù)采集。 在本系統(tǒng)
務(wù)程序接收電磁傳感器和壓差傳感器輸出的電信號，然后a/d轉(zhuǎn)換裝置和i/f轉(zhuǎn)換器將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送至微機系統(tǒng)；按一定的計算公式進行數(shù)椐處理，并按調(diào)整后的曲線進行修正，以得到船舶的速度，再根據(jù)時間間隔的大小進行數(shù)值積分來求得航程。計算機將求得的航速信息以適當?shù)男问酵ㄟ^各相應(yīng)的接口電路送到各用戶和分顯示器，完成航速航程的顯示。計算機系統(tǒng)中的eeprom可以永久性地保存諸如累計航程、累計工作時間、速度調(diào)整參數(shù)等結(jié)果。 1.3 主要芯片及其系統(tǒng)功能簡介 本系統(tǒng)中主要采用了at89c55、icl7109和ad652等芯片，簡介如下： 1.3.1 at89c55 at89c55芯片是由atmel公司推出的51系列8位單片機。片內(nèi)主要有20kflash存儲器、256字節(jié)片內(nèi)ram，4個8位的雙向可尋址i/o口，1個全雙工uart(通用異步接收發(fā)送器)的串行接口、3個16位的定時器/計數(shù)器、多個優(yōu)先級的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。本系統(tǒng)中利用了at89c55豐富的20k閃存資源永久保存測量中累計航程、累計工作時間等關(guān)鍵結(jié)果，并利用了其定時器計數(shù)器及中斷嵌套結(jié)構(gòu)實現(xiàn)雙傳感器的數(shù)據(jù)采集。 在本系統(tǒng)中
我的目的是 用壓頻變換ad652后將檢測到的電壓轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計數(shù)器計數(shù)，dsp在固定的時間通過中斷來讀取計數(shù)值，從而得到電壓值，再通過運算后得到控制信號。這種情況下，不知到那個更合適。 其實dsp也可以直接來計數(shù)，但是精度高點實時性就差些（當然ad652跟直接用ad還是沒的比，但這是人家的要求），時間短點精度就不夠，所以打算用個計數(shù)器，實在不行還得用8253/4了 * - 本貼最后修改時間：2006-6-26 17:32:02 修改者：zxd_001
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