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1 LTC1606的主要特點(diǎn) LTC1606是LINEAR公司生產(chǎn)的具有采樣保持功能的16位高速ADC｡該ADC分辨率高,采樣速率高､功耗小,可在高精度的數據采集系統中廣泛應用｡其主要特點(diǎn)如下: ●含有16位采樣保持功能的模數轉換器; ●250kHz采樣速率,信噪比達90dB; ●信號輸入范圍為±10V; ●采用單5V電源供電,典型功耗為75mW; ●片內自帶基準源,也可以外接基準源; ●片內自帶同步時(shí)鐘; ●采用28腳SSOP封裝; ●帶有和MCU兼容的16位并行輸出端口｡ 2 LTC1606的引腳介紹及使用說(shuō)明 2.1 LTC1606的引腳介紹 LTC1606的引腳排列圖如圖1所示,各引腳功能及使用說(shuō)明如下: VIN:模擬量輸入端,使用時(shí)應通過(guò)200Ω的電阻連接到需轉換的模擬輸入,滿(mǎn)量程為±10V; AGND1､AGND2:模擬地; REF:2.5V基準源輸入端,通常接2.2μF的旁路鉭電容,也可以接外部基準源; CAP:基準緩沖輸出,應接10μF電容旁路到地; D15~D8:三態(tài)數據輸出端,當CS為高或R/C 為低時(shí),輸出為高阻態(tài); DGND:數字地; D7~D0:三態(tài)數據輸出端,當CS為高或R/C 為低時(shí),輸出為高阻態(tài); BYTE:字節選擇端,當BYTE端接低電平時(shí),D15~D0按16位并行輸出數據;當BYTE端接高電平時(shí),高8位和低8位分兩次并行輸出; R/ C:Read/Convert輸入端,當CS為低時(shí),在 R/ C端的下降沿啟動(dòng)采樣保持器并進(jìn)行模數轉換,并在R/ C的上升沿將使能數據輸出; CS:片選端,當R/ C為低時(shí),在CS引腳的下降沿啟動(dòng)模數轉換,當R/C 為高時(shí),在CS引腳的下降沿使能數據輸出; BUSY:模數轉換狀態(tài)輸出引腳｡當進(jìn)行模數轉換時(shí),該引腳輸出低電平,當BUSY端產(chǎn)生一上升沿時(shí),表示模數轉換結束,數據輸出端有效｡當BUSY產(chǎn)生上升沿時(shí),CS和R/ C必須為高; VANA:模擬5V電源輸入端,接0.1μF的陶瓷電容和10μF的鉭電容旁路到地; VDIG:數字5V電源輸入端,使用時(shí)接到VANA｡ 2.2 A/D轉換的啟動(dòng)和數據讀取 LTC1606在CS和R/ C腳的共同作用下,可在下述兩種情況下開(kāi)始一次A/D轉換:一是當R/ C腳為低電平時(shí),將在CS引腳的脈沖下降沿啟動(dòng)一次A/D轉換｡該負跳變脈沖至少應持續40ns,且最大脈沖寬度應不超過(guò)6μs｡二是當CS引腳為低電平時(shí),可在R/ C腳的脈沖下降沿啟動(dòng)一次A/D轉換｡這種方式對負跳變脈沖的要求與第一種情況相同｡ 在一次A/D轉換啟動(dòng)后,BUSY腳將變?yōu)榈碗娖讲⒈３种敝帘敬无D換完成｡當BUSY為低時(shí),新的轉換命令將不起作用｡應注意的是,在BUSY變高之前,R/ C和CS必須變?yōu)楦?否則將啟動(dòng)一次無(wú)效的轉換過(guò)程｡ LTC1606的轉換結果以二進(jìn)制補碼的形式并行輸出｡轉換結果可按字?16位 讀取,也可按字節?8位 分兩次讀取｡在一次轉換完成之后,轉換結果送入輸出寄存器鎖存｡當且僅當R/ C為高電平而CS為低電乎時(shí),轉換結果才能被讀取｡ 芯片轉換結果輸出線(xiàn)的高字節和低字節的位置可用BYTE腳電平的變化加以改變,這樣LTC1606芯片與16位數據總線(xiàn)和8位數據總線(xiàn)的微處理器均能接口,可滿(mǎn)足不同的應用場(chǎng)合,從而使LTC1606具有較廣的應用范圍｡ 3 高精度數據采集電路設計 TMS320LF240x是德州儀器(TI)公司推出的基于C2xLP 16位定點(diǎn)低功耗的數字信號處理器系列,該系列可用于各種數字伺服控制和嵌入式控制系統｡240x系列DSP芯片除具有DSP芯片共有的速度快的特點(diǎn)外,最大的特點(diǎn)是片上集成了大量的外圍資源,主要包括雙存取RAM以及FLASH和兩個(gè)事件管理模塊EVA､EVB,在事件管理模塊中主要有以下功能模塊:定時(shí)器､  WM信號發(fā)生器､CAN現場(chǎng)總線(xiàn)接口､SCI串行通信接口､看門(mén)狗定時(shí)器以及通用的雙向數字I/O端口等｡ 筆者在研究海洋重力傳感器的信號提取過(guò)程中,為了實(shí)現高精度的信號采集?進(jìn)行了大量的數據處理運算,并且以此為基礎實(shí)現了伺服控制｡應用時(shí)采用TMS320LF2407A作為這個(gè)系統的主控芯片,通過(guò)LTC1606實(shí)現對模擬信號的采集和模數轉換,圖2所示為數據采集部分的電路原理圖｡ 在圖2所示的電路中,在5V供電的LTC1606和3.3V供電的TMS320LF2407A之間加上了兩片16位的總線(xiàn)驅動(dòng)器｡這樣,LTC1606接地可使其工作在16位并行輸出方式下,這樣可以很方便地實(shí)現和16位DSP的接口設計｡為使LTC1606的控制邏輯變得比較簡(jiǎn)單,可將CS接地｡在這種情況下,如果R/ C引腳變低,LTC1606將對輸入信號進(jìn)行采樣保持,并開(kāi)始模數轉換｡而在模數轉換過(guò)程中,BUSY將變低,直到轉換結束,此時(shí)微處理器將從LTC1606的數據端口讀出模數轉換結果｡ 在用DSP對LTC1606進(jìn)行控制時(shí),可用DSP的一次“假寫(xiě)”操作將WE引腳置低,并使LTC1606 R/ C引腳變低,從而啟動(dòng)LTC1606進(jìn)行模數轉換｡在轉換結束時(shí),再由狀態(tài)引腳BUSY的上升沿信號產(chǎn)生DSP的外部中斷XINT1所需的中斷源信號,從而在DSP的中斷程序中讀出模數轉換結果,并進(jìn)行相應處理,然后啟動(dòng)下一次模數轉換｡值得注意的是,TMS320LF2407A的XINT1外部中斷的極性是可編程的,在該系統中,必須將其編程為上升沿觸發(fā)｡ 圖3所示為T(mén)MS320LF2407A控制LTC1606進(jìn)行一次模數轉換的時(shí)序圖,在編制TMS320LF2407A的數據采集程序時(shí),采用匯編語(yǔ)言具有較高的效率,下面給出和數據采集相關(guān)的初始化程序和讀取模數轉換結果的中斷子程序: (1) 數據采集初始化子程序 ADINIT SETC INTM ;關(guān)總中斷 CLRC SXM CLRC OVM CLRC CNF ;B0區被配置為數據空間 SPLK #0E8H,WDCR ;不使能WDT LDP #0E1H LACL MCRA OR #04H SACL MCRA ;配置串行口引腳為特殊功能:XINT1 LDP #0E0H ;指向7000h~7080h區 SPLK #0005H,XINT1CR ;使能XINT1中斷,并將XINT1設為高優(yōu)先級,同時(shí)使其在上升沿時(shí)產(chǎn)生中斷 LDP #0H SPLK #0001H,IMR ;使能中斷第1級INT1 SPLK #0FFFFH,IFR ;清全部中斷標志 CLRC INTM ;開(kāi)總中斷 RET (2) 據采集中斷子程序 GISR1: ;優(yōu)先級INT1中斷入口保護現場(chǎng) LDP #0E0H LACC PIVR,1 ;讀取外設中斷向量寄存器(PIVR),并左移一位 ADD #PVECTORS ;加上外設中斷入口地址 BACC ;跳到相應的中斷服務(wù) 子程序 ADREAD_ISR: ;讀取模數轉換結果中斷程序 LDP #0H IN ADRESULT,0FFFFH ;讀取A/D轉換結果,將其存于變量ADRERULT中 CALL DATAMANAGE ;調數據處理函數 LDP #0H SPLK #0FH , STARTAD OUT STARTAD , 0FFFEH ;啟動(dòng)A/D轉換 CLRC INTM ;開(kāi)總中斷,因為一進(jìn)中斷就自動(dòng)關(guān)閉總中斷 RET;中段返回 4 結束語(yǔ) 由模數轉換器LTC1606和TMS320LF2407A構成的數據采集電路中,其外圍電路和接口均很簡(jiǎn)單,利用LTC1606的高分辨率和DSP的高速性能可滿(mǎn)足高精度的數據采集要求,并能完成大量復雜的數據處理工作,從而兼顧了數據采集處理的高精度和高速性,因此,具有廣泛的適用范圍｡ |
