摘要 提出了利用MC143150 Neuron芯片和Burr—Brown公司生产的12位串行模数转换器ADS7844实现多通道A/D转换控制模块的设计与实现方法。介绍了MC143150 Neuron芯片和12位串行模数转换器ADS7844的硬件结构与工作原理,以及运用Neuron C语言开发多通道A/D转换控制模块,对数据转换结果的采集、分析与处理程序。通过长时间运行测试,该控制模块精度高、性能可靠,给现场自动化控制系统的集成带来较大的灵活性。
关键词 MC143150 Neuron芯片;ADS7844;A/D转换
控制信号中的模拟量传输正逐步改为数字量传输,各种非数字化设备也必将逐步为数字化智能产品所取代。但是,在实际生产现场依然有大量的数据是模拟量,例如压力、液位、温度等,必须通过A/D转换才能将这些数据送到控制系统进行分析处理。为满足实际需要,本文提出利用MC143150 Neuron芯片和12位串行模数转换器ADS7844开发与设计多通道A/D转换控制模块,实现了多个模拟量信号的并行采集、分析与处理功能,具有精度高和性能可靠等特点。
1 硬件设计
多通道A/D转换控制模块的硬件总体结构如图1所示,主要包括模拟信号电路、8通道12位串行A/D转换器ADS7844和MC143150 Neuron芯片。设计中利用8通道12位串行A/D转换器ADS7844实现模拟量的数字化转换,同时利用MC143150 Neuron芯片对ADS7844的8通道模拟输入量的数字化转换结果进行循环采集,实现多个模拟量数据的并行采集、分析与处理,较大程度地满足了应用现场的实际要求。
1.1 ADS7844
ADS7844是Burr-Brown公司生产的宽电压、低功耗、高性能的12位串行模数转换器。它有8个模拟输入端,可编程设置为8通道单端输入或4通道差分输入的A/D转换器,还可编程使芯片处于低功耗电源工作模式。ADS7844的转换率可达200 kHz,而线性误差和差分误差最大仅为±1LSB。ADS7844电源电压为2.7~5 V之间均能正常工作,最大工作电流为1 mA,进入低功耗状态后的耗电仅3μA。
(1)ADS7844的引脚功能。
CH0~CH7:模拟输入端,当器件被设置为单端输入时,这些引脚可分别与信号地COM构成8通道单端输入A/D转换器;当器件被设置为差分输入时,利用CH0~CH1、CH2~CH3、CH4~CH5和CH6~CH7可构成4通道差分输入A/D转换器;
COM:信号地;
VREF:参考电压输入端,最大值为电源电压;
片选端,低电平有效,该脚为高电平时,其他数字接口线呈三态;
DCLK:外部时钟输入端,在时钟作用下,CPU将控制字写入ADS7844,并将转换结果从中读出;
DIN:串行数据输入端,在片选有效时,控制字在DCLK上升沿被逐位锁入ADS7844;
DOUT:串行数据输出端,在片选有效时,转换结果在DCLK的下降沿开始被逐位从ADS7844移出;
BUSY:“忙”信号输出端,在接收到控制字的第一位数据后变低,只有在转换结束且片选有效时,该脚才输出一个高脉冲;
:电源关闭端,低电平有效。当SHDN为低电平时,ADS7844为低功耗状态;
VCC,GND:分别为电源端和数字地。
(2)ADS7844的控制字。
通过ADS7844的控制字可以设置其信号联结方式、选择数据转换通道和电源工作模式。ADS7844控制字如表1所示。