2 硬件设计
图3为AD7656与LPC2210的接口设计,在三相交流电信号处理方面的应用中,选用Philips公司的ARM控制器LPC2210,它具有功耗低、性能高、速度快等特点。LPC2210的PO.22与CONVSTX相连,用来启动6路A/D的同时转换。PO.23与RESET信号相连,为了控制AD7656复位。EINTl连接BUSY信号,AD7656转换结束后,BUSY信号变低,向LPC2210申请中断。LPC2210的片选信号CSl和读信号OE分别与A/D的片选信号CS和读信号RD相连,用来读取转换结果,其地址范围为0x81000000H~Ox81FFFFFFH。将LPC2210的16位数据总线和AD7656的16位数据总线相连接,由于LPC2210为3.3 V接口,而AD7656为5 V,所以串接100Ω电阻进行电平匹配。另外LPC2210还涉及液晶、键盘和RS232接口电路,用于人机接口和计算结果上传。
在AD7656把模拟信号转换为数字信号之前,需要对模拟信号进行信号调理,把模拟信号调整为适合AD7656模拟信号输入要求的电平信号。AD7656连接外围电路时,在DVCC,AVCC,VDRIVE,REFIN/OUT和VSS引脚须加1组去耦电路,该去耦电路是由1个10μF和1个100 nF电容组成。去耦电容要尽量靠近器件,以达到更好的去耦效果。除了上述几个接口外,AD7656其他关键引脚的连接是STBY接VDRIVE,选择正常模式;RANGE接地表示选择输入范围±10V;H/S SEL接地选择硬件配置;SER/PAR接地,选择并行接口;W/B接地表示16位并行输出;WR/REFEN/DIS接VDRIVE表示选择内部参考。在具体电路板设计时,数字地和模拟地要分开,在靠近电源输入电路的地方连接在一起;AD7656芯片下方不要有数字信号通过,这是为了减少干扰,提高测量精度。
3 软件设计
接口设计应用于多路数据采集,LPC2210数据读取、处理的过程如图4所示。对三相交流电进行数据采集,要求每个周期采样128点,即20 ms采样128点,也就是每156.25μs采样一次。用定时器0定时,定时器时间到,启动A/D转换,如果CONVSTA/B/C三个信号绑在一起,6个通道的模拟信号同时开始转换,3μs后6个通道的数据全部转换完,BUSY信号变低产生中断,通知ARM读取数据。LPC2210给片选信号CS和读信号RD一个低电平开始读取转换结果,把6路数据读完,退出中断,等待定时器下一次定时到,启动下一次转换,待128次数据转换完之后,暂停定时计数,开始计算。计算结束后,再次启动定时,完成下一个周期的128次数据采集。
结 语
本文介绍了一种新型的模/数转换芯片AD7656,它能同时采集6路信号,而且与LPC2210接口电路简单,控制方便,可应用于电力系统三相交流电数据采集系统中。