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集系統(tǒng)的要求,雖然dsp可以實(shí)現(xiàn)較高速的數(shù)據(jù)采集,但在提高其速度的同時(shí),也增加了系統(tǒng)成本。現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)以其時(shí)鐘頻率高,內(nèi)部延時(shí)小,速度快,效率高,組成形式靈活等特點(diǎn)在高速數(shù)據(jù)采集方面有著單片機(jī)和dsp無法比擬的優(yōu)勢(shì)。 2 多路信號(hào)采集原理 圖1示出多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。160路信號(hào)經(jīng)過低通濾波器和輸出跟隨器到多通道模擬開關(guān),并由fpga控制邏輯選通模擬開關(guān).每次只選通一路,經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后存入存儲(chǔ)器。 3 開關(guān)與fpga控制邏輯的連接 圖2a中adg506是一個(gè)能選通16路信號(hào)的開關(guān)。系統(tǒng)中使用了10片adg506。通過fpga控制adg506的使能端實(shí)現(xiàn)開關(guān)的選通。adg506的18引腳是使能端,高電平有效。利用圖2b中的enl~enl0控制可實(shí)現(xiàn)10片adg506的選通;利用a0~a3編碼可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的選通。a0~a3的值是在0000時(shí)選通s1信號(hào),依次類推,在1111時(shí)選通s16信號(hào)。該系統(tǒng)的時(shí)鐘是40 mhz,采樣率為500 khz,每一路信號(hào)采集10個(gè)點(diǎn),共采集160路。a0~a3取決于f_channel的低4位;enl~enl0取決于f
。 采集控制模塊完成模擬信號(hào)的a/d采集控制、編幀、內(nèi)部時(shí)序控制等功能,包括長線接口電路、控制電路、存儲(chǔ)器接口電路、幀結(jié)構(gòu)下載電路等。 采編器的主控器件采用xc2s100e型現(xiàn)場可編程門陣列(fpga),該器件體積小、功耗低、內(nèi)部延時(shí)小,全部控制邏輯由硬件自動(dòng)完成,編程配置靈活,可實(shí)現(xiàn)程序的并行執(zhí)行,因而可大大提高系統(tǒng)的工作性能。該采編器的電壓采集范圍為0~+5 v,采集精度不低于0.1%.由于fpga本身不具備a/d轉(zhuǎn)換模塊,因此各通道的模擬信號(hào)分別經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路后,由模擬多路開關(guān)adg506選擇模擬通道,再經(jīng)外部高速ad7667實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在fpga內(nèi)編幀后輸出到存儲(chǔ)器中。具體的每幀數(shù)據(jù)由各路模擬信號(hào)和幀標(biāo)記fdb1 8540組成。采編器的電源由電源模塊提供的5 v電壓經(jīng)tps70351調(diào)理后產(chǎn)生。 采編器電路框圖如圖2所示。 2.2存儲(chǔ)器電路的設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)器主要完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能,存儲(chǔ)器包括兩套獨(dú)立的存儲(chǔ)電路a、b片,兩者互為備份。每套存儲(chǔ)器內(nèi)包括與采編器相連的長線接口、fpga和flash存儲(chǔ)芯片。該雙備份設(shè)計(jì)能進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)回收的可靠性。
402。 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件原理如圖1所示,由圖1知dsp收到上位機(jī)發(fā)送的命令完成系統(tǒng)工作參數(shù)的配置,然后向fpga發(fā)送指令,fpga收到指令后一是對(duì)多路模擬開關(guān)進(jìn)行選通讓選通信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)電平調(diào)整,并進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換的時(shí)序控制,二是把轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存,當(dāng)fifo滿時(shí)并產(chǎn)生dsp能識(shí)別的外部中斷信號(hào)及標(biāo)識(shí)信號(hào),通知dsp采集數(shù)據(jù),最后dsp對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理、變換、譜分析。 2 硬件設(shè)計(jì) 2.1 通道切換電路 系統(tǒng)采用16通道adg506模擬開關(guān)進(jìn)行各通道的切換。并具有開關(guān)速度快、泄漏小等特點(diǎn)。主要有a0~a3,s1~s8,d,en端口。其中a0~a3是二進(jìn)制地址信號(hào)輸入端,譯碼結(jié)果用于選擇有效的輸出通道;s1~s16是16路信號(hào)的輸入端,在此可根據(jù)需要選擇通道數(shù)。d是被選擇通道的信號(hào)輸出端;en是選擇開關(guān)使能控制端高電平為有效。fpga通過數(shù)據(jù)幀來進(jìn)行通道選擇,每次只選擇一路,經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后送入fifo。 圖中,a0~a5表示所選擇通道,其中a4,a5恒為0。d0~d1表示幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)起止標(biāo)識(shí)位。 2.2 信號(hào)調(diào)
粒度儀的光電探測器是用光電池做成多元環(huán)形,多元環(huán)形光電探測器接收散射光的光能量,環(huán)形光電池把光能量轉(zhuǎn)換為光電流。然后經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換器,把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。再經(jīng)過放大電路放大,然后輸入到a/d轉(zhuǎn)換器,將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后把數(shù)字信號(hào)輸入到c805lf320單片機(jī),單片機(jī)然后再傳給dsp進(jìn)行處理,如圖3所示。 系統(tǒng)的硬件組成分為以下幾個(gè)部分:環(huán)形光電探測器、數(shù)據(jù)選擇部分、電流電壓轉(zhuǎn)換部分、運(yùn)算放大部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分和中央單片機(jī)控制部分。 ①模擬多路選擇器選用adg506,它精度高,為1mv,抗干擾能力強(qiáng),功耗低,價(jià)格便宜; ②電流電壓轉(zhuǎn)換電路有起濾波作用的電容及可調(diào)電阻,有利于調(diào)整電路參數(shù); ③濾波放大電路的二階butterworth低通濾波器截止頻率為10hz,主要濾除工頻干擾; ④模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用的芯片是tlc2551,此芯片是14位a/d,輸入電壓范圍為:o~5v;理論采集精度可達(dá)0.3mv,受實(shí)際測試條件所限制實(shí)際測試精度可達(dá)0.8mv;a/d轉(zhuǎn)換時(shí)間為10m,采集速度很高;此芯片抗干擾能力強(qiáng),功耗低,性價(jià)比高; ⑤控制電路采用
我也說說,大家多指教啊我用的是ad976+adg506(多路模擬開關(guān))測得也是mv級(jí),也出過摟住類似的問題,我得問題是adg506的ron很?。?00哦),后來加了電壓跟隨器在adg506前效果好了些,另外adg506和ad976配合的還可以,