基于串行A/D轉換器LTC1286的數據采集系統

發(fā)布時(shí)間:2010-6-8 11:55    發(fā)布者:zealot
關(guān)鍵詞: LTC1286 , 數據采集 , 轉換器
基于串行A/D轉換器LTC1286的模擬數據采集系統具有較好的靈活性和實(shí)用性,可實(shí)現對電壓、電流、溫度、壓力、濕度等多種電量與非電量的采集與處理。

數據采集系統廣泛應用于測量?jì)x器儀表及工業(yè)控制設備等測控裝置與測控系統中,其核心器件是A/D轉換器。

基于LTC1286的通用數據采集系統通過(guò)選用不同的傳感器件和信號調理電路,可實(shí)現對電壓、電流、溫度、壓力、濕度等多種信息的采集與處理。該系統具有誤差小、精度高、電路構成簡(jiǎn)單、通用性強的特點(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(xiàn)性誤差為±3/4LSB;轉換時(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為基準電壓輸入端;腳2為正極性模擬信號輸入端;腳3為負極性模擬信號輸入端;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位內部計數器,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)設置時(shí)間內禁止CLOCK;腳6為A/D轉換結果三態(tài)輸出端(數字信號輸出端),在CS為高電平時(shí),該腳處于高阻狀態(tài),當CS為低電平時(shí),該腳由前一次轉換結果的MSB值置成相應的邏輯電平;腳7為時(shí)鐘信號輸入端;腳8為電源正極性端。

● 接口時(shí)序

LTC1286的接口時(shí)序如圖2所示。由時(shí)序圖可知,LTC1286每次轉換和傳送數據使用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信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí),轉換和傳送過(guò)程開(kāi)始,到CS為高電平時(shí),轉換和傳送周期結束,CLOCK被禁止,DATA OUT變?yōu)楦咦钁B(tài)。


圖2:LTC1286時(shí)序圖

系統設計

該系統采用LTC1286作為A/D轉換器件,采用PC機作為處理機對采集的數據進(jìn)行處理,并把處理結果輸出到屏幕進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,或作為記錄保存到硬盤(pán)中。系統硬件電路如圖3所示:


圖3:系統硬件電路

● 電源與基準電壓源

系統電源取自PC機串行接口的TXD腳,經(jīng)D7、C4、78L05、C1、C2處理向電路提供+5V平滑穩定的直流電壓。

D3、C3、R3構成LTC1286外部基準電壓源,D3選用REF25Z作為2.5V基準電壓輸出。

● 信號輸入電路

系統輸入端分壓電阻R1和R2構成模擬信號輸入電路,輸入信號電壓變化范圍為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(xiàn)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(wèn)題,在LTC1286的數字信號輸入/輸出端加了三只4.7V穩壓管D4、D5、D6和兩只限流電阻R4、R5。系統中數據的采集與控制由PC編程完成。數據的采集與更新通過(guò)LTC1286第5腳的控制信號CS實(shí)現。在CS信號低電平期間,LTC1286完成數據的更新采集,同時(shí)把前一次采集的數據通過(guò)6腳(DATA OUT)串行移出,在CS信號高電平期間,時(shí)鐘信號CLOCK被禁止,輸出端為高阻態(tài)。

● 接口程序設計

系統軟件主要包括初始化模塊、A/D轉換控制模塊、數據處理模塊、屏幕輸出顯示模塊和磁盤(pán)文件輸出模塊。限于篇幅,這里只給出對應于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  
50 OUT B+4,1
60 FOR T=0 TO 100 NEXT T
70 OUT B+3,64
80 FOR T=0 TO 500 : NEXT T
90 OUT B+4,0:D=0:REM ACQUISITION
100 OUT B+4,2:OUT B+4,0
102 OUT B+4,2:OUT B+4,0
103 OUT B+4,2:OUT B+4,0
110 FOR F=0 TO N-1
120 OUT B+4,2
130 E=INP(B+6) AND 16
140 OUT B+4,0
150 IF E=16 THEN D=D+2^(N-1-F)
160 NEXT F
170 D=5*D/(2^N-1)
180 OUT B+4,1
190 RETURN

選用不同的傳感器件和信號調理電路,該數據采集系統可實(shí)現對多種電量與非電量的采集與處理,運行穩定可靠,采樣精度高,能滿(mǎn)足多數測控系統的測控要求與精度要求。
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